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通過數字電位器來產生可調電壓輸出

電子設計 ? 來源:電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2020-12-26 04:09 ? 次閱讀

AD5116具有64個可用的游標位置,端到端電阻容差為±8%。此外,AD5116包含一個EEPROM來存儲游標位置,可通過按鈕手動設置。對于需要固定標準上電電壓的應用,這個功能非常有用。

該電路由電壓 VIN供電,最高可達20 V。AD5116和ADCMP371的電源電壓 VDD 也可由 VIN生成,例如,通過ADP121等穩壓器。

圖1.帶可變輸出、通過按鈕控制的高壓開關穩壓器。

電路工作原理

輸出電壓 VOUT 通過反饋網絡的開關頻率控制。通過分壓器反饋到比較器,然后與數字電位器設置的基準電壓進行比較。如果從 VOUT 獲取的電壓高于基準電壓,比較器輸出切換到低電平,以阻隔NMOS晶體管T1和PMOS晶體管T2,從而降低 VOUT。如果從 VOUT 獲取的電壓低于基準電壓,比較器輸出切換到高電平,兩個晶體管切換到導通狀態(飽和),從而增加 VOUT。通過這種基于比較的功能,晶體管在開啟/關斷模式下以短脈沖工作,使各晶體管保持低損耗。除電位器的輸出電壓外,開關頻率還受 VOUT的負載影響。

隨著數模轉換器DAC)輸出電壓增高,T2關斷的時間變長,比較器輸出相應增高。比較器輸出提供一系列更高頻率、速度更快的正電源輸出脈沖。如果DAC輸出電壓降低,則情況相反。

經過濾波的VOUT 通過公式1確定。

VW 為電位器抽頭W處的DAC輸出電壓。

AD5116的A抽頭和B抽頭之間的電阻標稱值為5 kΩ,劃分為64級階躍。在量程的較低端,典型游標電阻 RW 降至45 Ω到70 Ω之間。相對于GND的 VW 輸出電壓為:

其中 RWB 為:

● RWB是抽頭W和較低端的GND之間的電阻值。

● RAB 為電位器的總電阻。

● VA為分壓器串頂端的電壓;在本例中,它等于 VDD。

● D為AD5116的RDAC寄存器中二進制代碼的十進制等效值。

AD5116的RDAC 寄存器通過按鈕PD和PU進行控制。默認的上電位置(例如 VOUT = 0 V)可以通過ASE引腳存儲在電位器的EEPROM中。

濾波器輸出:減少紋波

為了獲得平穩的輸出電壓VOUT并減少開關T1和T2導致的紋波,需要使用額外的濾波器電路(參見圖2)。在設計此濾波器時,需考慮AD5116的最大和最小開關頻率,以及其工作電壓范圍。

對于圖2所示的電路,開關頻率范圍約為1.8 Hz至500 Hz。因為這個值相當低,所以在確定濾波器的截止頻率時,通常需要使用更大的R、L和C值。但是,濾波器的串聯電阻和輸出負載構成了一個分壓器,會降低輸出電壓。所以,在選擇R值時,應選擇相對較低的值。

圖2.用于使輸出電壓平穩的濾波器電路。

AD5116

● 標稱電阻容差誤差:±8%(最大值)

● 游標電流:±6 mA

● 可變電阻器模式下的溫度系數:35 ppm/°C

● 低功耗:2.5 μA(最大值,2.7 V,125°C)

● 寬帶寬:4 MHz(5 kΩ選項)

● 上電EEPROM刷新時間:< 50 μs

● 125°C時典型數據保留期:50年

● 100萬寫周期

● 2.3 V至5.5 V電源供電

● 內置自適應去抖器

● 寬工作溫度范圍:-40℃至+125℃

● 2 mm × 2 mm × 0.55 mm、8引腳超薄LFCSP封裝

審核編輯:符乾江
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