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动态改变DC-DC反馈电阻,调整输出电压

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发表于 2023-11-27 23:28:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

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DC-DC指直流转直流电源,DC全称为Direct Current。

DC-DC一般由控制芯片、电感线圈、滤波电容等构成。下图是一个经典的DC-DC参考电路:

703bf38bb56b19d9cb8289c779420bc3.png
DC-DC控制芯片本身一般没有动态调整输出电压的功能。
手上有一块电路板,具有动态改变DC-DC控制芯片外部的反馈电阻,以调整输出电压的功能

e5643572b42c20ae559e64fc8e5da86d.jpg
这块电路板用了PMU芯片。PMU也就是Power Management Unit,即电源管理单元:

66d7da0eb9d88f6be99cda125aac2f25.gif
对应的原理图如下:

753104b47d32bbe8ed02be1d94077697.png
看起来比较凌乱,毕竟是PMU,管理着几路电源,稍显复杂。
本文只要关注PMU中的DC-DC部分,为方便分析,删除其他无关的电路:

1d0b38d76fdd8487b38773be5bd0cc93.png
DC-DC原理图与实物电路板的对应关系:

c01cf42232a5b5f3907589e6d8b1f24d.jpg
针对PMU中DC-DC这部分电路,下面开始分析“动态调整输出电压”的电路原理。
一、当主控芯片输出的SLEEP_CTL为低电平时。
此时三极管Q1不导通:

ea2c7489e19abbbad74f4862b05a42fd.png
电路等效为:

2ea4250d21b5b2a0a766c38febced1c4.png
由于该DC-DC的反馈电压Vfb固定为0.6V,而输出电压VDD12通过反馈电阻R15与R17分压后即为反馈电压Vfb,即有如下公式:

5594a7f3d29e04e44f73e8b2b1960939.png
所以确定了反馈电阻R15与R17的值,也就确定了输出电压VDD12:

1ccd6d47a857cbda7637199cf450de92.png
算出此时VDD12≈1V。
二、当主控芯片输出的SLEEP_CTL为高电平时。
此时三极管Q1导通:

4f1e259623f8aa9c52b5875260d0ace6.png
电路等效为:

471c0962376d52b9ec33177c852a4ec8.png
这样电阻R18接入成为反馈电阻,与电阻R17并联,对应的公式变为:

ec5c4399f91d005c0c88560e4c36ceae.png
输出电压VDD12变为:

5eea17e1b0dab14ca137a1b328a8e1e9.png
实测VDD12输出为1.31V。
至此,通过动态改变DC-DC控制芯片外部的反馈电阻,以调整输出电压的原理分析完毕。
三、快速问答(Fast Question & Answer)
1、为什么要动态调整DC-DC的输出电压?
答:以文中的这块电路板为例,VDD12是主控芯片的内核供电电压,在正常工作时电压要求为1.31V,在休眠(sleep)时降低为1V,故需要动态调整。
2、电容C37的作用是?

b4a98900609a6816a9d937c37184da18.png
答:电容C37为DC-DC的前馈电容,目的是调整芯片输出电压的响应速度,以后有机会再具体展开分析。
3、电容C38与C39的作用是?

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答:进行电源滤波,它们是滤波电容。
4、三极管Q1可以直接替换为MOS管吗?

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答:可以,而且MOS管型号经常选用2N7002。替换为MOS管可以进一步降低功耗,但是MOS管的价格比三极管高得多。
四、最后
如果觉得文章还不错,请帮忙点赞,您的鼓励非常重要。
下次再见!
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