設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)說明

電源裕度電路用于調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)換器的輸出。這樣做可以調(diào)整電源輸出的偏移和漂移，或者對所需的輸出端值進(jìn)行編程。一般低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 和直流/直流轉(zhuǎn)換器等可調(diào)節(jié)電源也有提供反饋或調(diào)節(jié)輸入，用于設(shè)置所需的輸出。精密電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 為以線性方式控制電源輸出而設(shè)計(jì)。下圖顯示了一個示例電源裕度調(diào)節(jié)電路。電源裕度調(diào)節(jié)的典型應(yīng)用是測試和測量、通信設(shè)備以及電力輸送。

設(shè)計(jì)說明

1. 選擇具有所需分辨率、下拉電阻器值和輸出范圍的 DAC。
2. 導(dǎo)出該 DAC 輸出與 V_OUT 之間的關(guān)系。
3. 根據(jù)流經(jīng)反饋電路的典型電流選擇 R₁。
4. 考慮 DAC 的斷電和加電條件，計(jì)算 V_DAC 的啟動或標(biāo)稱值。
5. 選擇 R₂ 和 R₃ 值，以滿足所需的啟動輸出電壓，并且使 DAC 輸出電壓范圍符合所需的調(diào)諧范圍。
6. 計(jì)算裕度低和裕度高 DAC 輸出。
7. 選擇補(bǔ)償電容器，以實(shí)現(xiàn)所需的階躍響應(yīng)。

設(shè)計(jì)步驟

1. 選擇 LDO TPS79501 器件進(jìn)行計(jì)算。DAC53608 器件是一款適用于此類應(yīng)用的超低成本、10 位、8 通道、單極輸出 DAC
2. 電源的輸出電壓計(jì)算公式為：
   

   其中

   • I₁ 是流經(jīng) R₁ 的電流
   • I₂ 是流經(jīng) R₂ 的電流
   • I₃ 是流經(jīng) R₃ 的電流

   該應(yīng)用中的 DAC 通常包括斷電模式，此時電壓輸出端具有一個內(nèi)部下拉電阻器。因此，替換前一個公式中的電流值會得到：

   • 當(dāng) DAC 處于斷電 模式時：
     
   • 當(dāng) DAC 輸出加電時：
     

   對于 DAC53608，R_PULL-DOWN 為 10kΩ。對于 LDO 器件型號 TPS79501，V_REF 的值為 1.225V。

3. 可以通過以下方法來計(jì)算 R₁。
   流經(jīng) TPS79501 的 FB 引腳的電流為 1μA。為了使該電流可以忽略不計(jì)，I₁ 應(yīng)遠(yuǎn)大于 I_FB。將 I₁ 選擇為 50μA。使用以下公式計(jì)算 R₁：
   

   可以通過以下公式計(jì)算 I₁ 的標(biāo)稱值：

   • 當(dāng) DAC 處于斷電 模式時
     
   • 當(dāng) DAC 輸出加電時
     

   可以通過以下公式來計(jì)算裕度高 和裕度低 輸出下的 I₁ 值：

   
   
   
4. 可以使用以下方法計(jì)算 V_DAC 的標(biāo)稱或啟動值：

   為了確保在 DAC 從斷電轉(zhuǎn)換為加電時 10kΩ 電阻器不產(chǎn)生影響，可以使用以下公式計(jì)算 DAC 電壓的加電值：

   

   前一個公式可以進(jìn)一步簡化為：

   
5. 可以使用以下方法計(jì)算 R₂ 和 R₃ 的值：

   如果 V_DAC 的加電或標(biāo)稱值保持在 V_REF 的三分之一（即 408.3mV），則 R₃ 為 2 × 10kΩ = 20kΩ。可以使用以下公式計(jì)算 R₂：

   

   替換 R₃ 值，可以計(jì)算出 R₂ 等于 133kΩ。

6. 減去 I₁ 的裕度高 和標(biāo)稱 值，相應(yīng)的公式可以得出
   

   因此，V_DAC 的裕度高 值為 249mV，類似地，可以通過以下公式計(jì)算出裕度低 值為 567mV：

   
7. 該不包含補(bǔ)償電容器的電路的階躍響具有一些過沖和振鈴，如以下曲線所示。這種瞬態(tài)響應(yīng)可能會導(dǎo)致負(fù)載電路上出現(xiàn)誤差。要盡可能地減小這些誤差，應(yīng)使用補(bǔ)償電容器 C₁。通常可以通過仿真來獲取該電容的值。比較輸出顯示了采用 22pF 補(bǔ)償電容器時的波形。

設(shè)計(jì)采用的器件和備選器件