设计目标

设计说明

电源裕度电路用于调节电源转换器的输出。这样做可以调整电源输出的偏移和漂移，或者对所需的输出端值进行编程。一般低压降稳压器 (LDO) 和直流/直流转换器等可调节电源也有提供反馈或调节输入，用于设置所需的输出。精密电压输出数模转换器 (DAC) 为以线性方式控制电源输出而设计。下图显示了一个示例电源裕度调节电路。电源裕度调节的典型应用是测试和测量、通信设备以及电力输送。

设计说明

1. 选择具有所需分辨率、下拉电阻器值和输出范围的 DAC。
2. 导出该 DAC 输出与 V_OUT 之间的关系。
3. 根据流经反馈电路的典型电流选择 R₁。
4. 考虑 DAC 的断电和加电条件，计算 V_DAC 的启动或标称值。
5. 选择 R₂ 和 R₃ 值，以满足所需的启动输出电压，并且使 DAC 输出电压范围符合所需的调谐范围。
6. 计算裕度低和裕度高 DAC 输出。
7. 选择补偿电容器，以实现所需的阶跃响应。

设计步骤

1. 选择 LDO TPS79501 器件进行计算。DAC53608 器件是一款适用于此类应用的超低成本、10 位、8 通道、单极输出 DAC
2. 电源的输出电压计算公式为：
   

   其中

   • I₁ 是流经 R₁ 的电流
   • I₂ 是流经 R₂ 的电流
   • I₃ 是流经 R₃ 的电流

   该应用中的 DAC 通常包括断电模式，此时电压输出端具有一个内部下拉电阻器。因此，替换前一个公式中的电流值会得到：

   • 当 DAC 处于断电 模式时：
     
   • 当 DAC 输出加电时：
     

   对于 DAC53608，R_PULL-DOWN 为 10kΩ。对于 LDO 器件型号 TPS79501，V_REF 的值为 1.225V。

3. 可以通过以下方法来计算 R₁。
   流经 TPS79501 的 FB 引脚的电流为 1µA。为了使该电流可以忽略不计，I₁ 应远大于 I_FB。将 I₁ 选择为 50µA。使用以下公式计算 R₁：
   

   可以通过以下公式计算 I₁ 的标称值：

   • 当 DAC 处于断电 模式时
     
   • 当 DAC 输出加电时
     

   可以通过以下公式来计算裕度高 和裕度低 输出下的 I₁ 值：

   
   
   
4. 可以使用以下方法计算 V_DAC 的标称或启动值：

   为了确保在 DAC 从断电转换为加电时 10kΩ 电阻器不产生影响，可以使用以下公式计算 DAC 电压的加电值：

   

   前一个公式可以进一步简化为：

   
5. 可以使用以下方法计算 R₂ 和 R₃ 的值：

   如果 V_DAC 的加电或标称值保持在 V_REF 的三分之一（即 408.3mV），则 R₃ 为 2 × 10kΩ = 20kΩ。可以使用以下公式计算 R₂：

   

   替换 R₃ 值，可以计算出 R₂ 等于 133kΩ。

6. 减去 I₁ 的裕度高 和标称 值，相应的公式可以得出
   

   因此，V_DAC 的裕度高 值为 249mV，类似地，可以通过以下公式计算出裕度低 值为 567mV：

   
7. 该不包含补偿电容器的电路的阶跃响具有一些过冲和振铃，如以下曲线所示。这种瞬态响应可能会导致负载电路上出现误差。要尽可能地减小这些误差，应使用补偿电容器 C₁。通常可以通过仿真来获取该电容的值。比较输出显示了采用 22pF 补偿电容器时的波形。

直流传输特性

无补偿时的小信号阶跃响应

C₁ = 22pF 时的小信号阶跃响应

设计采用的器件和备选器件