怎样把可调DC-DC变身为数控稳压电源

shuszhao

                               
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图1
DC-DC开关稳压电路由于其高效率、大电流的优点被广泛使用。可调DC-DC可以通过调节反馈分压电阻来调节输出电压。图1是常用DC-DC降压稳压芯片LM2596-Adj的典型应用电路，通过调节R1和R2就可以得到所需输出电压。
有时候我们需要动态调节输出，最简单的方法就是把电阻换成电位器，通过手动调节的方式，动态调节输出电压。
然而，在系统应用中，电源电压调节必须要实现数字控制，就是我们常说的数控开关稳压电源。很多新手都懂得使用单片机、DAC、DC-DC电路，当要做一个数控开关稳压电路的时候，往往想到使用数字电位器。可是，数字电位器往往成本高、分辨率有限、噪声大、不常用等缺点，用到数控稳压电路里就不太理想。
如果我们能够设计出一种可以用电压调节输出的开关稳压电路，然后用DAC来控制调节电压，那么就很容易实现。问题是我们不可能自己重新设计一个DC-DC，如果能把现成的DC-DC集成芯片，通过修改外围电路的方式，来实现用电压来控制输出，那么问题就得到解决。下面，我还是以LM2596-Adj为例，看看怎样把LM2596-Adj改装成可数控的开关稳压电源。

                               
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图2
图2就是把LM2596-adj改装成电压控制的DC-DC电路。与图1电路不同的是，这里的反馈回路串入了一个运放，该运放组成一个比较电路，把电阻R1、R2的分压反馈信号与设定电压Vset进行比较，然后运放输出的调整电压通过一个二极管反馈到LM2596的FB脚。由于反馈信号加在运放的同相输入端，到达FB引脚的反馈信号极性没有改变，在整体来看还是负反馈，所以输出电压同样可以稳定。再根据运放的“虚短虚断”，运放的输入电压V+ = V- ，也就是说输出电压：Vout = Vset(1+R2/R1)。
相对于图1，输出电压公式中芯片内部的Vref变成了外部可控的Vset，相当于把芯片的内部基准电压“移”到了外部，通过DAC可以很方便地调节Vset。
电路中运放电源加入了-5V负电压，目的是使运放可以输出达到Vref（1.235V）+ VD1(0.7V)左右，使得输出电压可以稳定，D1和R5是为了确保不让运放输出的负电压反馈至FB引脚。如果把运放换成宽电压的轨对轨运放，则负电压和D1、R5可以去掉。
该电路本人亲测可用，缺点是由于反馈通路多了一个运放，造成信号的一些延时，反馈信号的相位裕度变小，所以输出电压的纹波会有所增大，不过整体性能还是不错的。不知道选用带宽较高的运放会不会有所改善。