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[经验] 电源技巧#5:用于USB Type-C™应用的PWM控制输出调整

2018-9-14 11:15:59  1348 type-c PWM
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消费类应用通常需要电源来支持可调节的输出电压,以适应不同的操作条件,例如USB Type-C™。这种需求产生了对调节输出电压的简单有效方法的需求。有许多方法可以与集成电路(IC)上的反馈(FB)引脚进行交互,以设置所需的输出。一种方法是在FB引脚上添加一个微调电阻,并在FB引脚的电阻分压器上施加一个电压来吸收或吸收额外的电流。另一种方法是使用I 2 C总线对信号进行编程以与FB引脚进行交互。但是如果可变电压源或I 2怎么办?C巴不可用?在这篇文章中,我将向您展示如何使用简单的电阻电容(RC)低通滤波器,微调电阻和来自微控制器单元(MCU)的脉冲宽度调制(PWM)信号来调节输出电压。

图1显示了这种方法的电路图。


图1:PWM注入电路
RC低通滤波器将根据占空比对PWM信号求平均值。相当于图2中电路和滤波电容的戴维宁将产生时间常数,这决定了注入FB引脚的信号的压摆率。公式1显示了计算结果:




由于增加的RC滤波器将极点和零点引入整个控制环路,因此在选择RC滤波器时需要注意。再看图1,在低频时,当C 低通开路时,R inject和R lowpass的总和与R fbb并联。当C 低通短路时,只有R 注入与R fbb并联。因此,选择R 低通比远小于R 注入将确保极点和零点彼此接近,并将最小化对控制器控制环路的影响。

公式2,3和4分别计算如何最佳地选择注入,顶部和底部FB电阻:



等式3对应于最小输出电压,等式4对应于最大输出电压。

例如,如果可用的3.3V PWM信号的占空比从6%变化到94%,您可以选择49.9kΩ的顶部FB电阻和1kΩ的R 低通,以实现1V至10V的输出,并且您的控制器的FB电压将是为0.8V。等式5和6显示了R fbb和R 注入的计算:



将公式5和6设置为相等,R adj产生16.47kΩ,R fbb产生5.41kΩ,分别选择标准值15.4kΩ和5.36kΩR 注入和R fbb。

如果向FB引脚注入大量纹波,控制器的占空比将受到干扰; 因此,在选择低通滤波器的电容时需要注意。作为一种良好的设计实践,在FB引脚电压上保持不到1%的纹波 - 更不用说了。例如,开关频率(F sw)为200kHz时,使用1MHz的PWM,RC时间常数为1ms。这将最小化出现在输出电压上的任何拍频组件。R 低通和C 低通将主导时间常数,因为FB分压器侧的电阻具有比R 低通高得多的阻抗。

遵循本文中描述的设计方法将减少需要多个输出的应用的开发时间和电路复杂性。


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王萍 2018-9-14 12:47:51
很好的帖子,感谢楼主分享
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npwjm 2018-9-25 08:55:21
谢谢楼主的分享
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