摘要：在升壓和降壓dc-dc變換器中，可以用數(shù)字電位器的工作達(dá)到對(duì)輸出電壓進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)的目的。

    關(guān)鍵詞：數(shù)字電位器 dc-dc變換器 電壓應(yīng)用

    1 引言

    數(shù)字電位器（dcp）是數(shù)控電阻大小的器件，數(shù)控的接口方式有直接按鍵方式、三線接口方式（選片線、方向線、脈沖線）、spi接口方式和i2c接口方式。通常用于校準(zhǔn)系統(tǒng)精度和控制系統(tǒng)參數(shù)的大小。

    2 脈寬調(diào)制模式

    早上20世紀(jì)60年代，電源的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)首先應(yīng)用在軍用電源的設(shè)計(jì)中。它的優(yōu)勢(shì)在于重量輕和效率高，可以控制均衡電量的加載，就是控制均衡電壓的供給，通過(guò)高速動(dòng)作的開(kāi)關(guān)量的開(kāi)和關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖1所示，加載到電阻器上的平均電壓vo(avg)=(ton/t)×vi，這種控制方法就稱(chēng)為脈寬調(diào)制模式。本文概述在二種類(lèi)型dc-dc變換器中數(shù)字電位器的應(yīng)用，包括如何調(diào)節(jié)反饋電阻來(lái)獲得輸出電壓。

    3 降壓型dc-dc變換器

    圖2所示為降壓型dc-dc變換器的典型電路，當(dāng)控制器ic感應(yīng)到輸出電壓vo太低時(shí)，啟動(dòng)通道上的晶體管q給電感器l充電，同時(shí)也對(duì)電容器c充電，當(dāng)輸出電壓v0上升到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，控制器關(guān)閉通道上的晶體管q，電感器l和電容器c上獲取的能量通過(guò)肖特基二極管構(gòu)成的回路自由釋放，從電感器l到電容器c進(jìn)行有效的能量傳輸會(huì)消耗一部分能量，因此加載在負(fù)載上的電壓有所下降。

    以ti公司的tps62000型電路為例，如圖3所示，它是低噪聲同步降壓型dc-dc變換器，內(nèi)部采用電流模式pwm控制器，工作頻率典型值為750khz。在關(guān)閉模式下，電流損耗可降低到1μa，非常適合于1節(jié)鋰離子電池、2節(jié)到3節(jié)鎳鉻、鎳氫電池或堿性電池。2節(jié)電池供電時(shí)，輸出最大電流為200ma；3節(jié)電池供電時(shí)，輸出最大電流為600ma。

    tps62000dgs的輸出電壓可調(diào)，通過(guò)調(diào)整反饋引腳fb的電壓值來(lái)達(dá)到輸出電壓v0的變化，采用數(shù)字電位器來(lái)調(diào)節(jié)反饋引腳fb的電壓。在圖3中，h為數(shù)字電位器可調(diào)電阻器的高電壓端，l為數(shù)字電位器可調(diào)電阻器的低電壓端，w為數(shù)字電位器滑動(dòng)電壓輸出端。輸出電壓的計(jì)算公式為v0=0.45v×(1+rh/rl),其中要求rh+rl≤1mω，每次調(diào)接的電阻值為1kω。3線接口可設(shè)計(jì)成單片機(jī)控制或按鍵直接控制（外擴(kuò)邏輯電路），在減小數(shù)字電位器rl的阻值時(shí)，輸出電壓v0會(huì)增加。由于該器件是dc-dc降壓器件，因此輸出電壓v0最大值為輸入電壓vi。

    當(dāng)數(shù)字電位器調(diào)節(jié)到rh=82kω,rl=18kω時(shí)，輸出電壓；

    vo=0.45×(1+82kω/18kω)=2.5v；

    當(dāng)數(shù)字電位器調(diào)節(jié)到rh=85kω,rl=15kω時(shí)，輸出電壓

    vo=0.45v×(1+85kω×15/kω)=3.0v。

    4 升壓型dc-dc變換器

    圖4所示為升壓型dc-dc變換器的典型電路，通過(guò)控制器ic延長(zhǎng)啟動(dòng)晶體管的時(shí)間，以增加電感器的峰值電流來(lái)達(dá)到升壓目的。傳輸作用的計(jì)算公式為

    vo=vin[t/(t-ton)]

    式中，t為晶體管啟動(dòng)和關(guān)閉的周期；t(on)是晶體管啟動(dòng)的周期。

    以ti公司的tps61030型電路為例，如圖5所示，該電路是效率高達(dá)96%的同步升壓變換器。非常適合于1節(jié)鋰離子或鋰聚合物電池、2節(jié)到3節(jié)堿性電池、鎳鉻或鎳氫電池，變換產(chǎn)生固定輸出電壓或可調(diào)輸出電壓，輸出電壓的調(diào)節(jié)通過(guò)數(shù)字電位器調(diào)節(jié)反饋引腳fb的電壓獲得。在輸入電壓最低為1.8v時(shí)，輸出電壓為5v，輸出電流最大為1a。升壓基于一個(gè)固定頻率pwm控制器同步開(kāi)關(guān)整流獲取高效率。具有關(guān)閉電源和過(guò)熱保護(hù)功能。在圖5中，h為數(shù)字電位器可調(diào)電阻器的高電壓端，l為數(shù)字電位器可調(diào)電阻器的低電壓端，w為數(shù)字電位器滑動(dòng)電壓輸出端。反饋引腳fb的電壓典型值為500ma，最大允許輸出電壓為5.5v。輸出電壓的計(jì)算公式為vo=0.5v×(1+rh/rl)。另外，該電路內(nèi)含電壓基準(zhǔn)0.5v的電池電壓比較器，輸入引腳lbi的電壓通過(guò)電池電壓分壓獲得，分壓電阻器r1和r2也可以采用數(shù)字電位器調(diào)節(jié)。

    以xicor公司的3線接口（cs、u/d、inc）、100抽頭