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如何利用單片機(jī)DAC控制LM2596S實(shí)現(xiàn)可控降壓?

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發(fā)表于 2024-11-12 11:51:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |正序?yàn)g覽 |閱讀模式
$ e5 F$ p  B' X' m& f+ O6 y# K
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8 N; U. e9 H2 ?2 C( O" G9 P來源于小伙伴提問。
" t5 M7 Q8 `* O; n  Z
' T  p% C0 M3 H1 K, l8 B8 U, w) H
; n7 m7 ?9 F8 f/ a+ {  P  a7 p6 S
6 B' d6 `; e" N' r1- B" z9 p$ |4 w' f0 _1 y
LM2596S的基本工作原理, D  ^6 V9 ^* Q- M' B% N5 F
LM2596S是一款開關(guān)穩(wěn)壓器,通過內(nèi)部的反饋機(jī)制穩(wěn)定輸出電壓。
, M, z. {/ T+ I5 M# X7 f7 U2 S; ?8 {* U( v
其反饋端(FB)會持續(xù)檢測輸出電壓,并將該電壓與內(nèi)部參考電壓(1.23V)進(jìn)行比較。3 U2 c5 L+ O2 Z( T$ [

: [6 t, w$ x: x# C7 r1 ]" s" |6 Z如果反饋電壓偏高或偏低,調(diào)節(jié)電路會自動(dòng)調(diào)整PWM的占空比,從而改變輸出電壓,使之保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。$ g  R$ {6 ?0 k4 ?2 K
" p/ k( e5 C% c8 L
LM2596S的輸出電壓公式為:
- B6 w) W; j" q) U  w
( H/ S6 l" z) ?: ?+ N在這個(gè)公式中,反饋電壓(VFB)是1.23V。
8 C, d. r, b; l
( n0 F; v! K1 {: P若VFB的電壓有所改變,芯片會認(rèn)為輸出電壓發(fā)生了變化,進(jìn)而調(diào)整PWM占空比以恢復(fù)到新的設(shè)定輸出值。
( q" o: x6 B6 ~/ P+ O  U2
9 w* m! v. U* S5 \& M) z; i/ R; z單片機(jī)DAC對VFB的控制( T  G- T: c9 U0 N$ O
圖中,DAC輸出的電壓通過一個(gè)二極管D2和一個(gè)電阻(如R3)連接到VFB。
5 H* g, g( N  x# w- l( X
. m+ V1 w) ?  g. l$ y$ BDAC的輸出可以理解為一個(gè)額外的控制信號,通過二極管D2將其引入反饋節(jié)點(diǎn)。
) @7 x% J0 U1 y& j, Z% M; b0 m" y* T2 X8 W3 D6 D
通過這種方式,單片機(jī)可以間接調(diào)整VFB點(diǎn)的電壓。
& V% Z" x2 d! o& \1 M3 W. Y5 e* U) i: X. c' \! ^1 H4 d
當(dāng)DAC的輸出電壓升高時(shí),通過D2和R3會使得VFB的電壓有所上升,而LM2596S內(nèi)部的比較器會將這種變化誤認(rèn)為是輸出電壓升高。
6 y# d) p% `# U9 e% I# B. e  t
  G  J. C) g! Y/ ^  s7 i3 s6 p8 d于是LM2596S會降低輸出的占空比,從而減小輸出電壓。
( J1 r- m5 E6 i% Q! K" F+ b4 u% f' F  S$ }; f4 ~2 U  V# {
反之,當(dāng)DAC輸出電壓降低時(shí),VFB的電壓下降,LM2596S會認(rèn)為輸出電壓下降,從而增大占空比,使輸出電壓升高。
* j" j. N* f1 h$ ~% e- v) `  I6 g3% L6 w8 u% o0 b( {
控制過程的詳細(xì)步驟3 R% Z7 g7 w9 T, B
  • 單片機(jī)輸出控制信號:單片機(jī)的DAC輸出電壓通過D2與R3調(diào)節(jié)VFB。
  • 反饋誤差感應(yīng):VFB的電壓變化會被LM2596S內(nèi)部的誤差放大器檢測到,誤差放大器與基準(zhǔn)電壓(1.23V)對比,產(chǎn)生一個(gè)誤差信號。
  • PWM調(diào)整:誤差信號經(jīng)過控制回路的調(diào)節(jié)器,改變PWM的占空比,使輸出電壓符合新的反饋電壓設(shè)定。
  • 輸出穩(wěn)定:當(dāng)VFB重新達(dá)到1.23V的平衡點(diǎn)時(shí),輸出電壓達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)。; y& B7 c3 g( Z4 n6 [; j7 k7 g0 C! x

    + g3 C$ `: Q$ M5 m, H- c) z: H49 {1 w1 i, m! X9 G
    這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用
    8 ~" y; s6 [9 F8 Z6 j$ Y# ^3 K這種通過DAC間接調(diào)節(jié)反饋電壓的方式具備以下優(yōu)點(diǎn):
    , O4 ~, L. A9 L1 e1 q) k
  • 精準(zhǔn)控制:可以通過軟件控制輸出電壓的大小,無需更換電阻等硬件元件。
  • 適應(yīng)性強(qiáng):可以在不同負(fù)載條件下靈活調(diào)整輸出電壓,應(yīng)用在需要多電壓輸出的場景中。
  • 低成本:相比采用數(shù)字可編程穩(wěn)壓器,使用單片機(jī)和LM2596S成本較低,但功能相對靈活。* s) t3 A6 z& A% N9 Q* T$ }
    1 N0 m; M7 `( Y: F( X1 `6 \! c' U
    5
    . g/ d$ b. @' j' g. b* r
    & ^3 s, }$ o9 k% D注意事項(xiàng)
    2 n1 b; g/ G2 Z7 C! ]. B0 o  L
  • 電壓范圍:DAC輸出電壓的范圍需要滿足VFB點(diǎn)的輸入要求,防止超過芯片的電壓限制。
  • 穩(wěn)定性:在設(shè)計(jì)電路參數(shù)(如電阻R3的大。⿻r(shí),需確保在DAC調(diào)整過程中,電壓能夠平穩(wěn)地響應(yīng)變化,避免反饋環(huán)路振蕩。
    ) {: k% R: @! o1 v. m& w  A

    2 J1 B7 |  K: c2 p' L8 |$ m; d通過以上分析,可以看出單片機(jī)DAC通過控制LM2596S的反饋電壓(VFB)來調(diào)節(jié)輸出電壓的原理。# |# O4 E5 \+ g! c1 \

    5 u1 g5 r. j" Q這樣,輸出電壓可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)需求調(diào)整,適合不同應(yīng)用場景的電壓要求。
    8 a7 K) \. d" w; v$ H
    1 g0 \2 h/ r2 s( }0 W0 J) @ " m' Y- s% @$ O+ K
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