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

電子設(shè)計(jì)聯(lián)盟 · 發(fā)表于 2024-11-12 11:51:00

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來(lái)源于小伙伴提問(wèn)。

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LM2596S的基本工作原理
LM2596S是一款開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，通過(guò)內(nèi)部的反饋機(jī)制穩(wěn)定輸出電壓。

其反饋端（FB）會(huì)持續(xù)檢測(cè)輸出電壓，并將該電壓與內(nèi)部參考電壓（1.23V）進(jìn)行比較。

如果反饋電壓偏高或偏低，調(diào)節(jié)電路會(huì)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)。

LM2596S的輸出電壓公式為：

在這個(gè)公式中，反饋電壓（VFB）是1.23V。

若VFB的電壓有所改變，芯片會(huì)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。
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單片機(jī)DAC對(duì)VFB的控制
圖中，DAC輸出的電壓通過(guò)一個(gè)二極管D2和一個(gè)電阻（如R3）連接到VFB。

DAC的輸出可以理解為一個(gè)額外的控制信號(hào)，通過(guò)二極管D2將其引入反饋節(jié)點(diǎn)。

通過(guò)這種方式，單片機(jī)可以間接調(diào)整VFB點(diǎn)的電壓。

當(dāng)DAC的輸出電壓升高時(shí)，通過(guò)D2和R3會(huì)使得VFB的電壓有所上升，而LM2596S內(nèi)部的比較器會(huì)將這種變化誤認(rèn)為是輸出電壓升高。

于是LM2596S會(huì)降低輸出的占空比，從而減小輸出電壓。

反之，當(dāng)DAC輸出電壓降低時(shí)，VFB的電壓下降，LM2596S會(huì)認(rèn)為輸出電壓下降，從而增大占空比，使輸出電壓升高。
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控制過(guò)程的詳細(xì)步驟

單片機(jī)輸出控制信號(hào)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的DAC輸出電壓通過(guò)D2與R3調(diào)節(jié)VFB。

反饋誤差感應(yīng)：VFB的電壓變化會(huì)被LM2596S內(nèi)部的誤差放大器檢測(cè)到，誤差放大器與基準(zhǔn)電壓（1.23V）對(duì)比，產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)。

PWM調(diào)整：誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)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)。

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這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用
這種通過(guò)DAC間接調(diào)節(jié)反饋電壓的方式具備以下優(yōu)點(diǎn)：

精準(zhǔn)控制：可以通過(guò)軟件控制輸出電壓的大小，無(wú)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(chǎng)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(duì)靈活。

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注意事項(xiàng)

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(guò)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的大小）時(shí)，需確保在DAC調(diào)整過(guò)程中，電壓能夠平穩(wěn)地響應(yīng)變化，避免反饋環(huán)路振蕩。

通過(guò)以上分析，可以看出單片機(jī)DAC通過(guò)控制LM2596S的反饋電壓（VFB）來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的原理。

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(chǎng)景的電壓要求。