本应用笔记介绍了通过连接4通道可调节电流型DAC
DS4404 (或DS4404的2通道版本DS4402),在DC-DC转换器中增加裕量调节的方案。
从
图1所示电路可以看出在现有设计中增加一个DS4404非常简单。DS4404加在DC-DC转换器的反馈结点(见虚线),用于调节DC-DC转换器的V
OUT。上电时,DS4404输出电流为0A (表现为高阻态),在通过I²C接口写入数据之前,DS4404处于透明状态。
图1. DS4404在DC-DC转换器反馈电路中的连接
实例中进行以下假设(与DS4404无关):
V
IN = 3V至5.5V
V
OUT = 1.8V (所要求的标称输出电压)
V
FB = 0.6V (不要与DS4404的V
REF混淆)
V
FB值可在DC-DC转换器的数据资料中得到,确认该电压在DS4404数据资料规定的OUTx电压范围内(V
OUT:SINK和V
OUT:SOURCE)。最后,还要核实DC-DC转换器的FB引脚的输入阻抗,这一点也很重要,本例假设引脚输入为高阻。
假定利用DS4404为V
OUT增加±20%的裕量调节,由此可得:
V
OUTMAX = 2.16V
V
OUTNOM = 1.8V
V
OUTMIN = 1.44V
首先确定R
TOP和R
BOTTOM间的关系式,当I
DS4404 = 0A时,得到输出电压V
OUT的标称值V
OUTNOM。

对上式求解得出R
TOP:

对于本例可得:

把V
OUT增大到V
OUTMAX所需要的电流I
DS4404可通过FB节点电流之和得出。

通过求解式1得出R
BOTTOM,替代后可将上式简化为:

或由调节裕量的百分比表示:

对于本例中的±20%裕量,上式中的margin = 0.2。
当然,在利用上述关系式计算R
TOP和R
BOTTOM之前,必须首先选择满量程电流I
FS。
根据DS4404数据资料,满量程电流介于0.5mA和2.0mA之间(DS4404数据资料中定义为I
OUT:SINK和I
OUT:SOURCE,具体取决于吸电流或源出电流)时可确保精度和线性指标。不幸的是,没有可利用的等式来计算理想的满量程电流,不同应用将得到不同结果。影响满量程电流选择的因素有:调整级数、步长以及R
TOP、R
BOTTOM。同样,当用一个特定的寄存器设置相应的裕量百分比要求时,可能还有其它因素。任何情况下,选择理想的满量程电流都需要反复测试确定,进而计算出R
TOP、R
BOTTOM、R
FS和步长。一旦确定了满量程电流,可以对其进行调整或调整某些寄存器值,从而允许使用通用的电阻值。
回到最初的例子,计算R
TOP使I
FS = I
DS4404,从V
OUTNOM到V
OUTMAX提供了31级步长,从V
OUTNOM到V
OUTMIN同样给出了31级步长,足以满足本例要求。
另外,我们也可以任意选择一个I
FS作为规定范围的中心点(1.25mA),然后进行计算。作为示范,我们将对范围的端点进行计算。
对于:I
FS = I
DS4404 = 0.5mA。
利用式3得出R
TOP:

利用DS4404数据资料中的公式及V
REF值,可以计算出R
FS,具体请参考DS4404数据资料。

最后,完全确定DS4404的输出电流,为寄存器设置的函数:
注意:这里的寄存器设置不包括符号位,符号位通常用来选择吸电流或源出电流。当符号位 = 0时,DS4404输出为吸电流,使V
OUT增大到V
OUTMAX;当符号位 = 1时,DS4404输出为源电流,使V
OUT降低到V
OUTMIN。
同样,当I
FS = I
DS4404 = 2.0mA时:

比较R
TOP和R
BOTTOM两种情况,可以看出:I
FS = 0.5mA时阻抗更高,更具优势。
类似文章于2008年9月18日发表在
EDN网站。
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