动态改变输出电压的四种方法

本期总结一下我目前看到的四种常用的动态改变电压的四种方法,本期帖子也是看到论坛内有朋友问这个电路的调节电压的思路,然后提问的这个电路就是我下面总结四种方法的一种,

坛友问的电路如下:MP4248通过FB引脚改变输出电压问题 - #4,来自 24c01Hardware

第一种方法很简单,就是拿一颗MOS管控制FB的反馈电阻,这样可以调节两种电压,例如下图中的改变方式,用于调整内核供电电压,以调整MCU的功耗模式。

第二种方法是我抄板抄到的,用来调整红外灯的发射光强,这个电路和第一种也很类似,只不过他的调节范围更广一些,因为他是使用一个八选一的模拟开关去调整的,电路图如下所示:

这个电路需要占用单片机的三个GPIO去控制,输出000,001,010,011~111去控制输出电压。如果上图的电路图看的不是很明白的话,我也整理了简图供大家理解:

我也整理了控制逻辑与输出电压的关系,大致如下所示:

然后是第三种动态改变电压的电路图,这个电路应用于医疗的微流控电路,这个算是第二种的升级版,这个采用了数字电位器去改变反馈电阻,这样的话相比第二种只能输出8种电压,对输出的档位就更多了。

就例如上图种采用了一个128bit的数字电位器,那么也就是这个电路可以对应输出128种电压。不过这种软件上控制会稍微麻烦一丢丢,因为这个需要软件去控制数字电位器,就例如上图中的数字电位器输出就是需要软件通过类似SPI的串行协议去控制的。

第四种方式是选自一个技术文档,这个控制方式的就和论坛的坛友提问是一样的控制思路,这种DAC的控制可以丝滑更模拟了,这种是通过DAC的形式去控制反馈电压,本质上是电阻的电压加权网络,最终VOUT与Vdac的电压通过电阻加权。

关于这第四种电压的计算方式,我比较喜欢使用叠加定理去计算,首先需要将这个电路图精简,可以精简为中间的那个三电阻网络:

通过叠加定理,可以得到VOUT,Vdac, FB的关系式,而FB有是已知量(数据手册会给出反馈电压值),所以最终就可以通过关系式推导出VDAC和Vout的关系式。也就是可以使用DAC输出去控制VOUT输出电压。

这四种改变电压的输出方式各有利弊各有千秋。如果只是简单控制一两个电压,我建议使用MOS管或者模拟开关切换反馈电阻,因为这种方法较为便宜而且控制简单,不需要控制协议。如果是控制多种电压,那么推荐第三种第四种方法。