摘要: 本设计思想展示了一种简单有效的方法来控制降压调节器的电压输出,使用I²C接口。
许多便携式设备必须动态地改变应用处理器的核心电压。本设计思路展示了一种使用I(2)C接口控制5A降压稳压器输出电压的简单有效方法。
这篇文章的类似版本出现在2011年6月24日的《电子设计》杂志上。
许多便携式设备必须动态改变应用处理器的核心电压,以控制电压输出斜坡,并启用特殊的节能操作模式。图1的电路显示了一种使用I(2)C接口来控制5A降压稳压器输出电压的简单而有效的方法。
图1所示 使用DS4432 I(2)C控制数字转换器(DAC)向MAX17083降压稳压器的反馈节点注入电流,使I(2)C控制稳压器的输出电压
MAX17083是一款高效,同步5A降压转换器,其65µa的电源电流非常适合便携式应用。您可以将SET引脚带至VCC, OPEN, REF或GND,以提供1.8V, 1.5V, 1.1V或0.75V的固定输出电压。或者将SET连接到GND,您可以添加一个电阻反馈分压器(R3和R4),通过在电阻结注入电流,可以将输出调节到2.7V到0.75V之间的任何电平。根据公式V(OUT) = 0.750(R3/R4 + 1), R3/R4所示的值在上电时提供1.0V的默认电压。
为了动态调整V(OUT),一个7位电流DAC(双DS4432的一半)将高达200µa的电流吸收或输入到该分频网络的反馈节点。它吸收电流以增加输出电压,输入电流以降低输出电压,使I(2)C接口可以选择254个电流电平(127吸收和127源)中的任何一个。由于DAC输出在上电过程中处于高阻抗状态,因此图1电路的输出在本例中采用R3和R4-1.0V在当时确定的值。
DS4432的满量程输出电流由R2根据其数据手册的内存组织部分中的公式设置:I(FS) = (0.997V/R(FSO)) ×(127/16),其中R(FSO)≡图1中的R2。R2 = 78.7k欧姆,设置满量程电流为100.55µA。R2 = V(RFS)/(16 × I(FS)) × 127,其中V(RFS) = 0.997V。根据R3和R4的显示值,选择100.55µa的满量程电流来提供5mV的输出电压分辨率。
电压输出方程为V(OUT) = V(FB) + (I(DAC) - I(R4)) × R3,其中V(FB) = 0.750V, I(R4) = 0.750/R4。当I(DAC) = 0时,通过R3的电流等于通过R4的电流。由于R4电流始终为0.750/R4,我们看到来自I(DAC)的任何电流都与通过R3的电流相加或相减。因此,为了将电压输出分辨率设置为5mV, I(DAC)的LSB必须等于5mV/R3,并且7位I(DAC)的满量程电流等于1 LSB乘以127。因此,图1中的满量程电流为127(0.005/6340)= 100.15µA。R2的值为0.997/(16 × 101.15) × 127 = 79,018欧姆,最接近的标准电阻值为78.7k欧姆。
I(DAC) = I(FS) × (DAC值(Dec))/127。通过写入地址F8H来控制输出电流。数据寄存器的格式如下:
符号位S: 1 =源;0 =下沉 | 最高有效位 | LSB | |||||
年代 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
无输出负载时,输出电压控制范围为0.8V ~ 1.6V。注意:为了提高输出电流低于100mA时的效率,降压转换器会自动切换到跳脉冲模式。在这种模式下,它关闭低侧MOSFET并且不能吸收电流。在零负载电流的情况下,如果DS4432试图将输出设置为0.765V(数据表中V(FB)的空载值)以下,那么来自I(DAC)的源电流将看起来像到MAX17083的吸收电流。此外,输出可能变得不稳定并触发其过压(OV)或欠压(UV)检测器。
为了避免这种情况,必须确保最小负载电流大于DS4432的最大源电流。例如,要在零输出负载的情况下设置V(OUT) = 0.6V,则输入MAX17083的吸收电流必须为(0.765V - 0.6V)/R3 = 26µA。也就是说,为了使MAX17083的输出在空载条件下低于0.765V(即,为了迫使MAX17083提供必要的电流),您需要大于26 μ a的虚拟负载(图1中的RL)。
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