摘要：在升壓和降壓dc-dc變換器中，可以用數字電位器的工作達到對輸出電壓進行校準和調節的目的。

    關鍵詞：數字電位器 dc-dc變換器 電壓應用

    1 引言

    數字電位器（dcp）是數控電阻大小的器件，數控的接口方式有直接按鍵方式、三線接口方式（選片線、方向線、脈沖線）、spi接口方式和i2c接口方式。通常用于校準系統精度和控制系統參數的大小。

    2 脈寬調制模式

    早上20世紀60年代，電源的開關調節首先應用在軍用電源的設計中。它的優勢在于重量輕和效率高，可以控制均衡電量的加載，就是控制均衡電壓的供給，通過高速動作的開關量的開和關來實現。如圖1所示，加載到電阻器上的平均電壓vo(avg)=(ton/t)×vi，這種控制方法就稱為脈寬調制模式。本文概述在二種類型dc-dc變換器中數字電位器的應用，包括如何調節反饋電阻來獲得輸出電壓。

    3 降壓型dc-dc變換器

    圖2所示為降壓型dc-dc變換器的典型電路，當控制器ic感應到輸出電壓vo太低時，啟動通道上的晶體管q給電感器l充電，同時也對電容器c充電，當輸出電壓v0上升到一個預定值時，控制器關閉通道上的晶體管q，電感器l和電容器c上獲取的能量通過肖特基二極管構成的回路自由釋放，從電感器l到電容器c進行有效的能量傳輸會消耗一部分能量，因此加載在負載上的電壓有所下降。

    以ti公司的tps62000型電路為例，如圖3所示，它是低噪聲同步降壓型dc-dc變換器，內部采用電流模式pwm控制器，工作頻率典型值為750khz。在關閉模式下，電流損耗可降低到1μa，非常適合于1節鋰離子電池、2節到3節鎳鉻、鎳氫電池或堿性電池。2節電池供電時，輸出最大電流為200ma；3節電池供電時，輸出最大電流為600ma。

    tps62000dgs的輸出電壓可調，通過調整反饋引腳fb的電壓值來達到輸出電壓v0的變化，采用數字電位器來調節反饋引腳fb的電壓。在圖3中，h為數字電位器可調電阻器的高電壓端，l為數字電位器可調電阻器的低電壓端，w為數字電位器滑動電壓輸出端。輸出電壓的計算公式為v0=0.45v×(1+rh/rl),其中要求rh+rl≤1mω，每次調接的電阻值為1kω。3線接口可設計成單片機控制或按鍵直接控制（外擴邏輯電路），在減小數字電位器rl的阻值時，輸出電壓v0會增加。由于該器件是dc-dc降壓器件，因此輸出電壓v0最大值為輸入電壓vi。

    當數字電位器調節到rh=82kω,rl=18kω時，輸出電壓；

    vo=0.45×(1+82kω/18kω)=2.5v；

    當數字電位器調節到rh=85kω,rl=15kω時，輸出電壓

    vo=0.45v×(1+85kω×15/kω)=3.0v。

    4 升壓型dc-dc變換器

    圖4所示為升壓型dc-dc變換器的典型電路，通過控制器ic延長啟動晶體管的時間，以增加電感器的峰值電流來達到升壓目的。傳輸作用的計算公式為

    vo=vin[t/(t-ton)]

    式中，t為晶體管啟動和關閉的周期；t(on)是晶體管啟動的周期。

    以ti公司的tps61030型電路為例，如圖5所示，該電路是效率高達96%的同步升壓變換器。非常適合于1節鋰離子或鋰聚合物電池、2節到3節堿性電池、鎳鉻或鎳氫電池，變換產生固定輸出電壓或可調輸出電壓，輸出電壓的調節通過數字電位器調節反饋引腳fb的電壓獲得。在輸入電壓最低為1.8v時，輸出電壓為5v，輸出電流最大為1a。升壓基于一個固定頻率pwm控制器同步開關整流獲取高效率。具有關閉電源和過熱保護功能。在圖5中，h為數字電位器可調電阻器的高電壓端，l為數字電位器可調電阻器的低電壓端，w為數字電位器滑動電壓輸出端。反饋引腳fb的電壓典型值為500ma，最大允許輸出電壓為5.5v。輸出電壓的計算公式為vo=0.5v×(1+rh/rl)。另外，該電路內含電壓基準0.5v的電池電壓比較器，輸入引腳lbi的電壓通過電池電壓分壓獲得，分壓電阻器r1和r2也可以采用數字電位器調節。

    以xicor公司的3線接口（cs、u/d、inc）、100抽頭