如何在DC-DC轉換器中增加裕量調節功能
本應用筆記介紹了通過(guò)連接4通道可調節電流型DAC DS4404 (或DS4404的2通道版本DS4402),在DC-DC轉換器中增加裕量調節的方案。
從圖1所示電路可以看出在現有設計中增加一個(gè)DS4404非常簡(jiǎn)單。DS4404加在DC-DC轉換器的反饋結點(diǎn)(見(jiàn)虛線(xiàn)),用于調節DC-DC轉換器的VOUT。上電時(shí),DS4404輸出電流為0A (表現為高阻態(tài)),在通過(guò)I?C接口寫(xiě)入數據之前,DS4404處于透明狀態(tài)。
圖1. DS4404在DC-DC轉換器反饋電路中的連接
實(shí)例中進(jìn)行以下假設(與DS4404無(wú)關(guān)):
VIN = 3V至5.5V
VOUT = 1.8V (所要求的標稱(chēng)輸出電壓)
VFB = 0.6V (不要與DS4404的VREF混淆)
VFB值可在DC-DC轉換器的數據資料中得到,確認該電壓在DS4404數據資料規定的OUTx電壓范圍內(VOUT:SINK和VOUT:SOURCE)。最后,還要核實(shí)DC-DC轉換器的FB引腳的輸入阻抗,這一點(diǎn)也很重要,本例假設引腳輸入為高阻。
假定利用DS4404為VOUT增加±20%的裕量調節,由此可得:
VOUTMAX = 2.16V
VOUTNOM = 1.8V
VOUTMIN = 1.44V
首先確定RTOP和RBOTTOM間的關(guān)系式,當IDS4404 = 0A時(shí),得到輸出電壓VOUT的標稱(chēng)值VOUTNOM。
對上式求解得出RTOP:
對于本例可得:
把VOUT增大到VOUTMAX所需要的電流IDS4404可通過(guò)FB節點(diǎn)電流之和得出。
通過(guò)求解式1得出RBOTTOM,替代后可將上式簡(jiǎn)化為:
或由調節裕量的百分比表示:
對于本例中的±20%裕量,上式中的margin = 0.2。
當然,在利用上述關(guān)系式計算RTOP和RBOTTOM之前,必須首先選擇滿(mǎn)量程電流IFS。
根據DS4404數據資料,滿(mǎn)量程電流介于0.5mA和2.0mA之間(DS4404數據資料中定義為IOUT:SINK和IOUT:SOURCE,具體取決于吸電流或源出電流)時(shí)可確保精度和線(xiàn)性指標。不幸的是,沒(méi)有可利用的等式來(lái)計算理想的滿(mǎn)量程電流,不同應用將得到不同結果。影響滿(mǎn)量程電流選擇的因素有:調整級數、步長(cháng)以及RTOP、RBOTTOM。同樣,當用一個(gè)特定的寄存器設置相應的裕量百分比要求時(shí),可能還有其它因素。任何情況下,選擇理想的滿(mǎn)量程電流都需要反復測試確定,進(jìn)而計算出RTOP、RBOTTOM、RFS和步長(cháng)。一旦確定了滿(mǎn)量程電流,可以對其進(jìn)行調整或調整某些寄存器值,從而允許使用通用的電阻值。
回到最初的例子,計算RTOP使IFS = IDS4404,從VOUTNOM到VOUTMAX提供了31級步長(cháng),從VOUTNOM到VOUTMIN同樣給出了31級步長(cháng),足以滿(mǎn)足本例要求。
另外,我們也可以任意選擇一個(gè)IFS作為規定范圍的中心點(diǎn)(1.25mA),然后進(jìn)行計算。作為示范,我們將對范圍的端點(diǎn)進(jìn)行計算。
對于:IFS = IDS4404 = 0.5mA。
利用式3得出RTOP:
利用DS4404數據資料中的公式及VREF值,可以計算出RFS,具體請參考DS4404數據資料。
最后,完全確定DS4404的輸出電流,為寄存器設置的函數:
注意:這里的寄存器設置不包括符號位,符號位通常用來(lái)選擇吸電流或源出電流。當符號位 = 0時(shí),DS4404輸出為吸電流,使VOUT增大到VOUTMAX;當符號位 = 1時(shí),DS4404輸出為源電流,使VOUT降低到VOUTMIN。
同樣,當IFS = IDS4404 = 2.0mA時(shí):
比較RTOP和RBOTTOM兩種情況,可以看出:IFS = 0.5mA時(shí)阻抗更高,更具優(yōu)勢。
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