電源電壓微調電路的設計方法

本設計實例介紹了一種基于OVP/UVP測試、負載余量測試、電壓可編程性或其它任何理由而需要調節(jié)電源輸出電壓的方法。

圖1電源輸出電壓雙向調節(jié)電路。

圖1所示電路可以通過向反饋節(jié)點輸出或輸入電流實現(xiàn)電源輸出電壓的雙向調節(jié)。它可以通過開關進行人工操作，也可以通過三個輸入：S1 (STEP)、S2 (RESET)和S3 (U/D)進行數(shù)字操作。

S1信號的每個上升沿都會使輸出電壓VO增加或減小一個步距(在本設計中約為95mV)。S3控制調節(jié)方向(上/下)，S2將VO復位到標稱值。

單獨使用U4B可確保：

1.每按壓一次S1(S1要去反彈)增加一個步距。

2.有足夠時間等待UUT保護電路作出反應。

由U5和U6組成的調節(jié)電路特點是有一個壓控的電流宿/源(VCCS)。U3B和U3C用于上移VCCS的參考點，以便：

1.參考點具有與Vref_ps相同的電平且位于中心。這樣，在中立條件下(比如在復位時)，VW = 0.5Vref1 ≈ Vref2, Itrim≈0， VO≈VO(nominal)。

2.這個電路可以使用單電源，同時仍能輸入和輸出電流。

差分放大器U5產生Itrim并用以調節(jié)VO的幅度，通過使電流流入Vtrim節(jié)點來降低VO，或吸入電流來提升VO。U6是一個增益等于1的儀表放大器，用于將檢測到的電流反饋給U5。

U1/U3C電路產生兩個參考電壓Vref1和Vref2。其中Vref1是用于控制信號Vw的參考電壓。Vref2則匹配UUT的1.25V參考電壓。

公式(1)、(2)和(3)可以用來配置這個電路以獲得不同的VO值：

下面這個例子將圖1的參數(shù)插入上述公式：

從公式(1)我們可以得到：

因此針對±25%的VO變化范圍(即30V至18V)，Itrim的范圍為-26μA至+25μA。

VW的范圍是0V至2.5V。將這個數(shù)值代入公式(2)得到R8≈48kΩ。

根據(jù)公式(3)：

如果R7=100Ω，那么VA(VW=0) ≈ 0V，并且VA(VW=2.5V) ≈ 2.5V

假設U2有128個步距，那么VW、Itrim和VO的分辨率分別是20mV、406nA和95mV。

圖2 Ch1:CLK; Ch2:VW; Ch3:VO; Ch4:V(R7+R8)。

圖2顯示了一些關鍵點的波形。在第一象限里，VO (Ch3)隨著每個時鐘脈沖從標稱值開始呈線性下降，直到在18V左右達到飽和。在大約半途中，S2被按下，將VO復位至標稱值，S3閉合。VO再隨著每個時鐘脈沖上升到29.5V的上限值。

當U2的滑動片處于中心位置時，Vref2和Vref_ps之間的任何失配都會給Itrim帶來偏移，從而使VO偏離標稱值。如果需要的話可以進行調節(jié)補償。

上述電路由一個5V電源供電，其電流消耗不到2mA。在一些應用中，VO可以針對這種情況進行調節(jié)和使用。