使用数字电位器来产生可调电压输出
品慧电子讯本文介绍一款利用按钮式数字电位器简单高效地控制高达20 V电压的完整解决方案。这款完整的解决方案提供一种可调电源，可用于需要可调电压输出的各种应用。图1显示具有可变输出功率的相应开关稳压器，使用AD5116 数字电位器和具有集成式推挽输出级的 ADCMP371 比较器。通过添加开关，而不是按钮，可以使用微控制器来调节电压。
AD5116具有64个可用的游标位置，端到端电阻容差为±8%。此外，AD5116包含一个EEPROM来存储游标位置，可通过按钮手动设置。对于需要固定标准上电电压的应用，这个功能非常有用。
该电路由电压 VIN供电，最高可达20 V。AD5116和ADCMP371的电源电压 VDD 也可由 VIN生成，例如，通过ADP121等稳压器。
图1.带可变输出、通过按钮控制的高压开关稳压器。
电路工作原理
输出电压 VOUT 通过反馈网络的开关频率控制。通过分压器反馈到比较器，然后与数字电位器设置的基准电压进行比较。如果从 VOUT 获取的电压高于基准电压，比较器输出切换到低电平，以阻隔NMOS晶体管T1和PMOS晶体管T2，从而降低 VOUT。如果从 VOUT 获取的电压低于基准电压，比较器输出切换到高电平，两个晶体管切换到导通状态（饱和），从而增加 VOUT。通过这种基于比较的功能，晶体管在开启/关断模式下以短脉冲工作，使各晶体管保持低损耗。除电位器的输出电压外，开关频率还受 VOUT的负载影响。
随着数模转换器(DAC)输出电压增高，T2关断的时间变长，比较器输出相应增高。比较器输出提供一系列更高频率、速度更快的正电源输出脉冲。如果DAC输出电压降低，则情况相反。
经过滤波的VOUT 通过公式1确定。
VW 为电位器抽头W处的DAC输出电压。
AD5116的A抽头和B抽头之间的电阻标称值为5 kΩ，划分为64级阶跃。在量程的较低端，典型游标电阻 RW 降至45 Ω到70 Ω之间。相对于GND的 VW 输出电压为：
其中 RWB 为：
● RWB是抽头W和较低端的GND之间的电阻值。
● RAB 为电位器的总电阻。
● VA为分压器串顶端的电压；在本例中，它等于 VDD。
● D为AD5116的RDAC寄存器中二进制代码的十进制等效值。
AD5116的RDAC 寄存器通过按钮PD和PU进行控制。默认的上电位置（例如 VOUT = 0 V）可以通过ASE引脚存储在电位器的EEPROM中。
滤波器输出：减少纹波
为了获得平稳的输出电压VOUT并减少开关T1和T2导致的纹波，需要使用额外的滤波器电路（参见图2）。在设计此滤波器时，需考虑AD5116的最大和最小开关频率，以及其工作电压范围。
对于图2所示的电路，开关频率范围约为1.8 Hz至500 Hz。因为这个值相当低，所以在确定滤波器的截止频率时，通常需要使用更大的R、L和C值。但是，滤波器的串联电阻和输出负载构成了一个分压器，会降低输出电压。所以，在选择R值时，应选择相对较低的值。
图2.用于使输出电压平稳的滤波器电路。
AD5116
● 标称电阻容差误差：±8%（最大值）
● 游标电流：±6 mA
● 可变电阻器模式下的温度系数：35 ppm/°C
● 低功耗：2.5 μA（最大值，2.7 V，125°C）
● 宽带宽：4 MHz（5 kΩ选项）
● 上电EEPROM刷新时间：< 50 μs
● 125°C时典型数据保留期：50年
● 100万写周期
● 2.3 V至5.5 V电源供电
● 内置自适应去抖器
● 宽工作温度范围：-40℃至+125℃
● 2 mm × 2 mm × 0.55 mm、8引脚超薄LFCSP封装
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