PWM 功率 DAC 包含 LM317

出处:维库电子市场网时间:2025-01-02

  这种设计理念没有采用传统的用放大器支持 DAC 来提高输出的方法,而是绘制了一条更少的通电路径。它将 LM317 正稳压器与简单的 8 位 PWM DAC 拓扑集成在一起,以获得强大的 11V、1.5A 功能。因此,它保留了简单性,同时利用了久经考验的 Bob Pease 杰作的内置故障保护功能(热保护和过载)。其输出与 LM317 内部电压基准的保证 2% 精度成正比,使其安全地不受 5V 逻辑电源轨和输入原始直流电源变化的影响。

  CMOS SPDT 开关 U1b 和 U1c 接受 10kHz PWM 信号,通过反馈网络 R1、2 和 R3 为 U2 稳压器生成 0V 至 9.75V“ADJ”控制信号。输入的 PWM 信号是交流耦合的,因此 U1 可以“浮动”在 U2 的输出上。 U1c 提供 PWM 信号的反相,实现主动纹波消除,如“通过模拟减法消除 PWM DAC 纹波”中所述。请注意,R1||R2 = R3 可优化纹波减法和 DAC 精度。

  然而,这种反馈布置确实使输出电压成为 PWM 占空因数 (DF) 的非线性函数,如下所示:

  Vout = 1.25 / (1 – DF(1 – R1/(R1 + R2))
  = 1.25 / (1 – 0.885*DF)
  如图 2所示。
  图 2 Vout(1.25 V 至 11 V)与 PWM DF(0 至 1)的关系,其中 Vout = 1.25 / (1 – 0.885*DF)。

  图 3绘制了图 2 的反图,产生任何给定 Vout 所需的 PWM DF。

  图 3与图 2 相反,其中 PWM DF = (1 – 1.25/Vout)/0.885。
  相应的 8 位 PWM 设置计算为:Dbyte = 255 (1 – 1.25 / Vout) / 0.885
  Vfullscale = 1.25 / (R1/(R1 + R2)),因此除 11 V 之外的设计选择也是可用的。 11 V 是与 HC4053 额定值一致的值,但如果用金属栅极 CD4053B 代替 U1,则可达 20 V。但是,不要忘记 R3 = R1||R2 的要求。
  电源轨 V+ 可以是从Vfullscale+3V(以满足 U2 的余量压差要求)到 LM317 的 40V 限制的任意值。由于该芯片具有出色的 PSRR,DAC 精度不会受到影响,但效率当然可能会受到影响。
  U2 应根据所需输出电流乘以 V- 至 Vout 差值所产生的散热量来进行散热。在高电流和低 Vout 下,可达两位数瓦特。
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