利用數(shù)字電位計實現(xiàn)開關(guān)電源的輸出電壓調(diào)整

　　簡介：很多系統(tǒng)應(yīng)用都必須在較窄的限幅內(nèi)調(diào)整開關(guān)電源(SMPS)輸出電壓，以便移除電源路徑上的誤差和壓降、驗證系統(tǒng)限幅的運作，或者實現(xiàn)微處理器的簡單動態(tài)電壓控制。

　　很多系統(tǒng)應(yīng)用都必須在較窄的限幅內(nèi)調(diào)整開關(guān)電源(SMPS)輸出電壓，以便移除電源路徑上的誤差和壓降、驗證系統(tǒng)限幅的運作，或者實現(xiàn)微處理器的簡單動態(tài)電壓控制。此外，系統(tǒng)設(shè)計人員可能需要調(diào)整電源電壓，從而優(yōu)化它們的電平，或者通過強制產(chǎn)生非正常電平來測試系統(tǒng)在極端條件下的性能。該功能通常在在線測試(ICT)期間執(zhí)行，以滿足制造商想要保證產(chǎn)品在標(biāo)稱電源的±10%范圍內(nèi)正常工作的期望。這種輸出電壓的變化步驟稱為裕量，即有意識地在預(yù)期范圍內(nèi)改變電源電壓。其他輸出變化應(yīng)用，比如微處理器的動態(tài)電壓控制，必須能即時改變電壓，即在低功耗模式下降低電壓而在高性能模式下增加電壓。

　　圖1. 開關(guān)電源電壓控制環(huán)路的反饋網(wǎng)絡(luò)采用兩個電阻

　　將典型開關(guān)電源輸出電壓(圖1)與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進行比較，可看到差別集中在脈寬調(diào)制器(PWM)。PWM將斜坡與放大器輸出進行比較，生成PWM信號來控制開關(guān)，從而向負(fù)載供電。

　　圖2. 使用數(shù)字電位計調(diào)整DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓，組成可變反饋電阻

　　控制誤差放大器引腳電壓，便可調(diào)整輸出電壓。這可以通過使用DAC，或者使用數(shù)字電位計，以外部方式實現(xiàn)，如圖2所示。某些電壓調(diào)節(jié)器允許使用串行接口(比如PMBus、I2C或SPI)在內(nèi)部控制反饋電壓。表1比較了三種方法的調(diào)整能力和功耗。

　　數(shù)字電位計(或稱digiPOT)工作方式與傳統(tǒng)電位計相似，但用電子開關(guān)和數(shù)字信號代替機械游標(biāo)進行操作，如圖3所示。digiPOT將一串小數(shù)值電阻與位于每兩個電阻交叉點上的電子開關(guān)串聯(lián)。digiPOT分辨率與電阻網(wǎng)絡(luò)中的位控制節(jié)點量有關(guān)。控制節(jié)點的數(shù)量越高，分辨率越高。

　　圖3. 顯示電子開關(guān)的64位數(shù)字電位計。同一時間只能閉合一個電子開關(guān)，該開關(guān)決定電阻比。

　　某些數(shù)字電位計采用非易失性存儲器，因此可在測試期間編程輸出電源。相比其他兩種方式，這項易于使用的特性具有極大的優(yōu)勢。