Цифровой потенциометр DS3906 со ступенчатым DC/DC-преобразователем для точного управления выходным напряжением

При использовании DC-DC-преобразователя разработчики сталкиваются с общей проблемой: доступны только стандартные напряжения. Если необходима настройка выходных напряжений, требуются нестандартные резисторы высокой точности. Эту проблему можно обойти, если в цепи обратной связи DC-DC-преобразователя установить цифровой потенциометр DS3906. Эта микросхема обеспечивает сверхточную настройку при использовании в параллель с внешними резисторами.

В качестве DC-DC-преобразователя используется микросхема МАХ5025, которая может генерировать напряжения до 36 В при мощности 120 мВт. Типовая схема включения МАХ5025 показана на рис.1. В этой схеме выходное напряжение Vout определяется соотношением фиксированных резисторов R1 и R2, которые образуют делитель напряжения, и часть выходного напряжения микросхемы МАХ5025 возвращается на вывод FB, создавая систему с обратной связью. Для получения стандартного выходного напряжения необходимо, чтобы на вывод FB подавалось напряжение 1,25 В. В случае, если напряжение обратной связи ниже 1,25 В, DC-DC-преобразователь добавляет напряжение на выходе, чтобы на выводе FB обеспечивалось напряжение 1,25 В. Уравнение, связывающее напряжения и сопротивления, выглядит так:
Vout = Vref(Rl/R2 + 1),
где Vref - напряжение на выводе FB.

Есть несколько способов ввести цифровой потенциометр DS3906 в схему рис.1. Рассмотрим вначале конфигурацию делителя напряжения, показанную на рис.2, в которой цифровой потенциометр DS3906 НО устанавливается последовательно с резистором R2 делителя напряжения. Поскольку Vref = 1,25 В, то выходное напряжение 32 В достигается при установке цифрового потенциометра в среднее положение (позиция 20h). При этом DS3906 используется с внешним резистором Rext для повышения линейности.

Общая схема показана на рис.3. Внешний резистор Rext равен 270 Ом и в паре с цифровым потенциометром образует сопротивление порядка 200 Ом. Предположим, что R1 = 9,8 кОм (чтобы сумма была равной 10 кОм). Тогда для получения выходного напряжения 32 В рассчитанная величина сопротивления R1 должна равняться 246 кОм. В такой схеме полное изменение сопротивления цифрового потенциометра по 64 ступеням даст изменение выходного напряжения от 31,92 до 32,09 В с шагом 0,025 В.

Краткие сведения о микросхеме DS3906
Микросхема DS3906 представляет собой сборку из трех резисторов, управляемых цифровым кодом. Резисторы сравнительно низкоомные (два до 2540 Ом, один до 1450 Ом). Их сопротивление изменяется 64 шагами по логарифмической шкале. Для получения линейной шкалы необходимо подключать низкоомный внешний резистор (200 Ом и меньше). В состав микросхемы входит энергонезависимая память, в которой сохраняются установки сопротивлений резисторов. Поэтому после включения восстанавливаются установленные ранее сопротивления резисторов. Кроме того, в состав микросхемы входит последовательный интерфейс I²С, через который можно производить установку сопротивлений резисторов. На рис.4 показана внутренняя структура микросхемы DS3906. Она выпускается в 10-выводном корпусе mSOP-10. Напряжение питания микросхемы от 2,7 до 5,5 В (предельно допустимое 6 В).

Краткие сведения о семействе микросхем МАХ5025 - МАХ5028
Микросхемы представляют собой DC-DC-преобразователи со следующими особенностями:
МАХ5025 - входное напряжение от 4,5 до 11 В, выходное напряжение может выбираться пользователем с помощью резисторов в цепи обратной связи до 36 В;
МАХ5026 - входное напряжение от 3,0 до 11 В, выходное напряжение может выбираться пользователем с помощью резисторов в цепи обратной связи до 36 В;
МАХ5027 - входное напряжение от 4,5 до 11 В, выходное напряжение фиксированное З0 В;
МАХ5028 - входное напряжение от 3,0 до 11 В, выходное напряжение фиксированное З0 В.
Максимально допустимое напряжение на входе 12 В, выходная мощность до 120 мВт. Микросхемы выпускаются в миниатюрных корпуcax SOT-23 с 6 выводами.

Функциональная схема показана на рис.5. Основой микросхемы является ШИМ-контрол-лер. В его состав входят: основной ШИМ-ком-паратор, в котором напряжение обратной связи сравнивается с опорным, управляющая логика, генератор сигнала 500 кГц. Выход микросхемы осуществляется через силовой транзистор. Максимальные значения параметров микросхем МАХ5025 -МАХ5028 приведены в табл. 1. В табл.2 приведено описание выводов микросхем МАХ5025 - МАХ5028.

Таблица 1

Таблица 2