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動態改變DC-DC反饋電阻,調整輸出電壓

凡億PCB ? 來源:未知 ? 2023-10-12 07:40 ? 次閱讀

DC-DC指直流轉直流電源,DC全稱為Direct Current。

DC-DC一般由控制芯片、電感線圈、濾波電容等構成,下圖是一個經典的DC-DC參考電路:

wKgZomUt2tWAVJVbAAEGCKhUt6M558.png

DC-DC控制芯片本身一般沒有動態調整輸出電壓的功能。

手上有一塊電路板,具有動態改變DC-DC控制芯片外部的反饋電阻,以調整輸出電壓的功能:

wKgZomUt2taAAqoqAAJ5xRRZmg8340.jpg

這塊電路板用了PMU芯片。

PMU也就是Power Management Unit,即電源管理單元:

wKgZomUt2taAZdBIAAQQWCjKuS4840.gif

對應的原理圖如下:

wKgZomUt2taAd9mhAAM5HMT6MKU232.png

看起來比較凌亂,畢竟是PMU,管理著幾路電源,稍顯復雜。

本文只關注PMU中的DC-DC部分,為方便分析,刪除其他無關的電路:

wKgZomUt2taAcupYAAFZQ1xRzxc079.png

DC-DC原理圖與實物電路板的對應關系:

wKgZomUt2taAfxEoAAJFbGnTUM4886.jpg

針對PMU中DC-DC這部分電路,下面我們開始分析“動態調整輸出電壓”的電路原理。

一、當主控芯片輸出的SLEEP_CTL為低電平時

此時三極管Q1不導通:

wKgZomUt2taAJsdqAANJLDvESBE645.png

電路等效為:

wKgZomUt2teAVNUyAALv1c7hGW4604.png

由于該DC-DC的反饋電壓Vfb固定為0.6V,而輸出電壓VDD12通過反饋電阻R15與R17分壓后即為反饋電壓Vfb,即有如下公式:

wKgZomUt2teAEJg7AAA1uYLmQR8188.png

所以確定了反饋電阻R15與R17的值,也就確定了輸出電壓VDD12:

wKgZomUt2teAbwg6AAAy4d7ODHA302.png

可以算出此時VDD12≈1V。

二、當主控芯片輸出的SLEEP_CTL為高電平時

此時三極管Q1導通:

wKgZomUt2teAXf-AAANGdtOAa54325.png

電路等效為:

wKgZomUt2teAcExGAANKUnqb-YQ050.png

這樣電阻R18接入成為反饋電阻,與電阻R17并聯,對應的公式變為:

wKgZomUt2teAerTSAABHwjJKV-I593.png

輸出電壓VDD12變為:

wKgZomUt2teAL5H7AABJ3aEgEWY487.png

實測VDD12輸出為1.31V。

至此,通過動態改變DC-DC控制芯片外部的反饋電阻,以調整輸出電壓的原理分析完畢。

三、快速問答(Fast Question& Answer)

1、為什么要動態調整DC-DC的輸出電壓?

答:以文中的這塊電路板為例,VDD12是主控芯片的內核供電電壓,在正常工作時電壓要求為1.31V,在休眠(sleep)時降低為1V,故需要動態調整。

2、電容C37的作用是?

wKgZomUt2tiAUp7lAAM8KSo6WaY768.png

答:電容C37為DC-DC的前饋電容,目的是調整芯片輸出電壓的響應速度,以后有機會再具體展開分析。

3、電容C38與C39的作用是?

wKgZomUt2tiAdz6wAADHPz4XzZI735.gif

答:進行電源濾波,它們是濾波電容。

4、三極管Q1可以直接替換為MOS管嗎?

wKgZomUt2tiABejhAADH8VCmMUk840.gif

答:可以,而且MOS管型號經常選用2N7002。替換為MOS管可以進一步降低功耗,但是MOS管的價格比三極管高得多。

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原文標題:動態改變DC-DC反饋電阻,調整輸出電壓

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