使用按钮式数字电位计设计可调电压输出

Thomas Brand

本文介绍一种完整的解决方案，其中可通过按钮式数字电位计简单高效地控制高达20 V的电压。完整的解决方案代表可调电源，可用于需要可调电压输出的各种应用。图1所示为具有可变输出功率的相应开关稳压器，该稳压器采用数字电位计AD5116和集成推挽输出级的ADCMP371比较器。通过添加开关而不是按钮，电压可以通过微控制器调节。

AD5116具有64个可能的游标位置，端到端电阻容差为±8%。此外，AD5116内置一个EEPROM，用于存储游标位置，可通过按钮手动设置。此功能在上电时需要固定标准位置的应用中非常有用。

电路由电压V供电在，最高可达 20 V。电源电压VDDAD5116和ADCMP371也可以由V产生在，例如，通过ADP121等稳压器。

图1.具有可变输出的按钮控制高压开关稳压器。

电路的工作原理

输出电压V外通过反馈网络的开关频率进行控制。它通过分压器反馈到比较器，然后与数字电位计设置的基准电压进行比较。如果电压来自 V外高于基准电压，比较器输出切换到低电平，从而阻断NMOS晶体管T1和PMOS晶体管T2，从而降低V外.如果电压来自 V外低于基准电压，比较器输出切换到高电平，两个晶体管切换到导电状态（饱和），这增加了V外.通过这种基于比较的功能，晶体管以短脉冲的开关模式工作，从而保持较低的晶体管损耗。开关频率受 V 处负载的影响外，除了电位器的输出电压。

随着数模转换器（DAC）输出电压的增加，T2关断时间更长，比较器输出也相应较高。比较器输出以更高的频率提供一系列更快的正输出脉冲。当DAC输出电压降低时，情况正好相反。

过滤后的 V外通过公式1确定。

VW是电位计抽头W处的DAC输出电压。

AD5116上抽头A和抽头B之间的电阻标称值为5 kΩ，分为64级。在刻度的下端，典型的游标电阻RW下降到 45 Ω 到 70 Ω。输出电压在 VW关于GND是

由此 R工 务 局收益 率：

R工 务 局是较低刻度上抽头 W 和 GND 之间的电阻值。

R血型是电位器的总电阻。

V一个是分压器串上端的电压;在这种情况下，它等于 VDD.

D 是 R 中二进制代码的十进制等效项代数转换器AD5116的寄存器。

R型代数转换器AD5116的寄存器由按钮PD和PU控制。默认位置，例如 V外= 0 V—上电时可通过ASE引脚存储在电位计的EEPROM中。

滤波器输出：减少纹波

为了平滑输出电压，V外，并减少T1和T2开关引起的纹波，使用额外的滤波电路（见图2）。设计该滤波器时应考虑AD5116的最大和最小开关频率以及工作电压范围。

对于图2所示电路，开关频率在约1.8 Hz至500 Hz范围内。由于这个值相当低，因此通常需要相对较大的R、L和C值来确定滤波器截止频率。但是，滤波器的串联电阻和输出负载形成分压器，从而降低输出电压。因此，应选择相对较低的 R。

图2.用于平滑输出电压的滤波电路。

电路中实现了一个简单的RLC低通滤波器。R 和 C 的尺寸分别为 50 Ω 和 330 μF，L 的尺寸为 100 nH。该电路也可以使用脉宽调制器（PWM）来驱动晶体管和上游误差放大器。

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