介绍

DS3903是这类应用的理想部件，因为电位器端子上允许的电压为0V至5.5V，与DS3903的电源电压无关。这使得DS3903可以设计成MAX1776的反馈回路，而无需确保DS3903的电源电平始终大于所产生的输出电压。此外，当用作温度分压器时，DS3903提供30PPM/°C的稳定性，这将最大限度地减少温度对电路性能的影响。为了进一步了解在电源设计中使用数字电位器，AN226讨论了将数字电位器与升压DC-DC转换器一起使用。

使用数字电位器的好处

使用数字电位器创建可调电源的主要好处是，它们允许校准过程的自动化。对于2线和3线数字电位器尤其如此，因为它们的数字接口很容易由计算机控制。当连接到测试/测量系统时，可以对电压电源进行校准，而无需将劳动密集型过程引入电压电源电路的生产。在这种类型的应用中使用数字电位器的其他好处包括:非易失性(NV)位置设置;小尺寸;每包几个电位器;低比例温度系数;最后但并非最不重要的是，它们相对便宜。

使用DS3909和MAX1776

为了产生可调电源，数字电位器用于设置输出电压V(OUT)与MAX1776的反馈电压V(FB)的比值。这是通过将输出电压连接到电位器的高端(H)，将低端(L)连接到地，并将雨刷器输出(W)连接到反馈引脚FB来实现的，见图1。

输出电压将通过调整电位器的位置来设定，这将导致MAX1776提高或降低输出电压，直到VFB最终保持在MAX1776指定的V(FB)范围内。输出电压为公式1中电阻的函数，其中V(OUT)为输出电压，R(L)为雨刷器到地的电阻，R(EE)为数字电位器的端到端电阻。

式2和式3表示R(EE)和R(L)是得尔塔R和P的函数，其中得尔塔R为每个位置的电阻增量增量，P为当前位置设置，恒定的有效低电平P为给定数字电位器的位置总数。在DS3903的情况下，它的电位计每个有128个位置。

方程4是将方程2和3代入方程1，然后求解V(OUT)，化简表达式的结果。假设MAX1776的V(FB)恒定在其标称值1.25V，并且使用128位的DS3903，公式5就是公式4。

图2所示的电路是一个简单的电路，它允许DS3903在MAX1776的输入电压(V(in) = 4.5V至24.0V)下工作，并提供调节输出所需的反馈。使DS3903能够在该电路中工作的关键因素是:

1. DS3903的宽V(CC)供电范围(2.7V至5.5V)允许它使用齐纳二极管来调节其V(CC)供电。当V(IN)从4.5V到24V变化时，DS3903的电源从大约2.7V变化到4.3V。

2. 只要DS3903通电，就允许DS3903的电位器信号在0V至5.5V之间工作，与DS3903的V(CC)供电水平无关。大多数数字电位器要求电位器端子保持在0V和V(CC)之间。这将要求MAX1776的输出电压低于数字电位器的电源电压。由于DS3903没有此要求，因此它在此类应用程序中提供了额外的灵活性。

3. SDA和SCL拉拔(R1 &R2)与DS3903 (V(DS3903))使用相同的电源，这也确保了该部件可以在很宽的输入电压范围内工作。如果DS3903与2线总线断开，则上拉应保持连接到SDA和SCL，以防止它们浮动低。

4. DS3903是NV，所以一旦它被用来校准电源，它会记住它的设置，直到在未来的时间改变，即使电源从电路中移除。

与MAX1776一起使用的无源元件应根据MAX1776数据表表3所示的推荐元件选择指南，根据所需的电流限制输入ILIM和ILIM2进行选择。本应用笔记中显示的值与该表中所示的电路3相对应。该电路能够提供150mA的直流电，电感电流峰值为300mA。如介绍中所述，其他电路配置可提供高达600mA的电流。

电压供应精度，精度和温度性能

在应用中，通常用于确定电压电源性能的三个参数是其精度、精度和温度性能。本节展示了确定数字电位器的积分和微分非线性及其温度性能如何影响电压电源设置输出电压、校准输出电压和保持输出电压过温的能力所需的一些分析。这些技术可以应用于分析将任何数字电位器放入类似的DC-DC转换器设计中的效果。

供应的准确性

电源精度被定义为通过使用公式5计算数字电位器的位置将电源设置为特定电压时可以预期的误差。公式5假设MAX1776具有典型的反馈电压(V(FB) = 1.25V)和DS3903电位器的理想积分非线性(INL)特性。实际上，MAX1776的反馈电压为±3%值，而DS3903的INL数据表值为±1 LSB。由于输出电压由V(FB)乘以电位器的1/比率决定，因此与INL相关的任何误差也乘以V(OUT)/V(FB)的比率。图3显示了使用最坏情况和典型(基于DS3903数据表中的典型工作特性)INL模型的电位器输出精度作为期望输出电压的函数。该曲线由公式4计算，最坏情况V(FB)(低、高边界分别为1.212V或1.288V)和R(L)通过±1 LSB或典型INL值±0.090 LSB调整。输出电压的精度在大多数情况下并不重要，因为电位器的精度将是校准后影响电源精度的因素。

供应精密

电源精度决定了可用于将电源校准到所需输出电压的分辨率。为了分析电源精度，假设给定部件的V(FB)为常数，并评估了包含微分非线性(DNL)的数字电位器离散步长所造成的量化误差。必须假定最坏情况或典型DNL总是会影响有关期望电压的离散步长。图4显示了DNL对供电精度的影响。

为了计算a供应精度，使用公式1，将调整R(L)以考虑DNL，使R(L)±DNL导致量化间隔增加。校正误差为量化间隔的1 / 2。图5显示了示例电路(图2)最坏情况下的校准误差作为输出电压的函数。

温度性能

在这种类型的反馈回路中使用数字电位器的优点之一是，当数字电位器用作分压器时，它们在温度范围内提供了非常好的性能。这是构成数字电位器内电阻元件的材料在单个模具内匹配的直接结果。查看MAX1776数据表中的V(OUTPUT) ACCURACY vs. TEMPERATURE典型性能曲线，在-40°C至+85°C的温度范围内，它的变化约为-1.1%至+0.7%。当用作分压器时，大多数达拉斯半导体的数字电位器提供±30PPM/°C的温度稳定性。如果分析最坏的情况，DS3903只会为电路的温度性能增加另外0.2% (30PPM/°C x(25°C -(-40°C)) = 1950PPM = 0.195%)误差。通常DS3903的分压器温度系数约为15PPM/°C，因此这种影响通常只会导致输出电压发生0.1%的变化。与每个外部电阻都有自己的温度系数相比，数字电位器通常更优越。

提高电路精度的技术

在图2所示的设计中，128个位置中只有99个会产生低于5.5V的输出电压。一个简单的改进可以显著提高电路的精度，就是在电位器的低端和地、高端和输出电压之间增加电阻，见图6。通过计算R(1)和R(2)的智能值，可以使用电位器的所有位置在更小的范围内调整输出电压(例如，所有128个位置在3.0V和3.6V之间调整)。由于在较小的范围内会有更多的调整位置，因此大大提高了电路的精度。必须仔细考虑的一件事是，R(EE)具有广泛的容忍度。一般数字电位器将R(EE)指定为±20%，另外R(EE)会随温度变化。

另一种提高电路性能的简单方法是选择具有更多位置的数字电位器，如DS1845。选择DS1845的好处是它提供256个位置，而不是128个。选择DS1845的缺点是它要求电位器在DS1845的电源水平内工作。因此，电路可能必须从稳压5V电源操作，并要求输出电压小于5V。这在某些情况下可能是实用的，并且这是一种使电路适应特定需求的简单方法。

结论

本应用笔记提供了一个在降压DC-DC转换器反馈回路中使用数字电位器的示例设计，并讨论了如何分析该电路的精度、精度和温度性能。在电源电路中使用数字电位器在应用中是有益的，因为它可以减少电路的尺寸，校准时间，在许多情况下降低整体元件成本。