發布日期：2022-04-20 點擊率：28
消費類應用通常需要電源來支持不同工作條件下的可調輸出電壓，例如 USB Type-C?。這種需求導致需要一種簡單有效的方法來調整輸出電壓。有多種方法可以與集成電路 (IC) 上的反饋 (FB) 引腳交互以設置所需的輸出。
一種方法是在 FB 引腳上添加一個微調電阻器，并在 FB 引腳的電阻分壓器上施加電壓以提供或吸收額外的電流。
另一種方法是使用 I 2 C 總線對信號進行編程以與 FB 引腳交互。但是如果可變電壓源或 I 2C總線不可用？在這篇文章中，我將展示如何使用簡單的電阻電容 (RC) 低通濾波器、微調電阻和來自微控制器單元 (MCU) 的脈寬調制 (PWM) 信號來調整輸出電壓。
圖 1 顯示了這種方法的電路圖。
圖 1：PWM 注入電路
RC 低通濾波器將根據占空比平均 PWM 信號。圖 2 中電路的戴維南等效電路和濾波電容器將產生時間常數，該常數決定了注入 FB 引腳的信號的壓擺率。公式 1 顯示了計算：
圖 2：戴維南等效電路
由于添加的 RC 濾波器在整個控制回路中引入了一個極點和零對，因此我們在選擇 RC 濾波器時需要小心。再看圖 1，在低頻下，當 C低通打開時，R注入和 R低通之和與 R fbb平行。當C的低通以高頻短路，只有?注入是在有R平行FBB。因此，選擇 R低通遠小于 R注入將確保極點和零對彼此靠近，并將對控制器控制回路的影響降至最低。
戴維南定理指出，等效二端網絡的電動勢E等于二端網絡開路時的電壓，它的串聯內阻抗等于網絡內部各獨立源和電容電壓、電感電流都為零時，從這二端看向網絡的阻抗Zi。設二端網絡N中含有獨立電源和線性時不變二端元件（電阻器、電感器、電容器），這些元件之間可以有耦合，即可以有受控源及互感耦合；網絡N的兩端ɑ、b接有負載阻抗Z（s），但負載與網絡N內部諸元件之間沒有耦合，U（s）=I（s）/Z（s）。
公式 2、3 和 4 分別計算了如何最好地選擇注入、頂部和底部 FB 電阻器：
公式 3 對應于最小輸出電壓，公式 4 對應于最大輸出電壓。
例如，如果可用的 3.3V PWM 信號的占空比從 6% 變化到 94%，我們將選擇 49.9kΩ 頂部 FB 電阻器和 1kΩ R低通以實現 1V 至 10V 輸出，并且我們的控制器的 FB 電壓將為 0.8V。公式 5 和 6 顯示了 R fbb和 R inject的計算：
將公式 5 和 6 設置為相等，當分別為 R注入和 R fbb選擇標準值 15.4kΩ 和 5.36kΩ 時，R adj產生 16.47kΩ 和 R fbb產生 5.41kΩ 。
如果大量紋波注入 FB 引腳，控制器的占空比將受到干擾；因此，在選擇低通濾波器的電容時需要小心。
作為一個好的設計實踐，在 FB 引腳電壓上保持低于 1% 的紋波——少得多。例如，開關頻率 (F sw ) 為 200kHz，使用 1MHz 的 PWM，RC 時間常數為 1ms。這將最大限度地減少出現在輸出電壓上的任何拍頻分量。R低通和C低通將主導時間常數，因為FB 分壓器側的電阻具有比R低通高得多的阻抗。
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