为低压电源添加精确的输出调整

为了调整电源电压电平并根据需要调整电压裕量，本电路引入运算放大器（MAX5481）和数字电位器（MAX4245）来控制稳压器的反馈电压。

介绍

FPGA和微控制器的电源电压规范日益严格，这强调了调整输出电平和提供指定电压裕量的必要性。这种调整可以在PCB组装期间使用机械微调电位计执行，也可以采用廉价的电路（图1），在组装时和随后根据需要在产品的整个生命周期内进行调整。

图1.如图所示，通过引入固态电位计（IC1）和缓冲放大器，您可以通过串行数据链路对电源的输出电压进行数字控制。

非易失性固态电位器（IC1，MAX5481）具有1024个抽头位置，可配置为可变分压器。之所以选择它，是因为它具有高分辨率（1024步）和低比例温度系数（5ppm/°C），这确保了分压器在整个温度范围内提供良好的精度。

在典型的开关电源中，两个电阻提供设置和维持输出电压电平所需的电压反馈。只需用可变分压器IC替换这些电阻即可实现直接输出电压调整，但IC的初始游标设置必须在初始上电后至少编程一次。因此，为避免意外过电压，应避免使用此方法。

另一种选择是通过用电位计IC代替其中一个反馈电阻来控制反馈，但这种方法会带来严重的不准确性。该 IC 专为精确的比率性能而设计，但其端到端电阻温度系数约为比率值的 7 倍，并且其电阻值因单元而异，变化可达 ±25%。

为了获得图1电路提供的精度和温度稳定性，首先选择具有外部基准连接的开关电源。（用基准电压偏置电位器允许调整电路跟踪温度和线路电压的变化。确保验证基准电压源是否可以处理由电位计电阻表示的标称50kΩ附加负载。

创建可调下部基准 （V调整后） 对于反馈电阻，电位计游标由带宽相对较宽的轨到轨运算放大器缓冲。使用以下公式计算 V外对于电源：

VOUT = VFB + R2/R1 × (VFB - VADJ)

（公式1）

让 VFB= V裁判= 1.25V （对于所示电源），R1 = 10.0kΩ和V外= 5.0V。要获得完整的调整范围，请使用游标在中间量程和V处计算R2调整后= 0.625V。重新排列公式1并求解R2：

R2 = R1 × (VOUT - VFB)/(VFB - VADJ) = 60.0kΩ. (60.4kΩ is a standard 1% value.)

计算 V外调整范围和分辨率，将雨刮器设置为最小位置（V调整后= 0V）。根据公式1，相应的最大值V外为 8.75V。然后，将雨刮器设置在最大位置，其中 V调整后= 1.25V。因此，V的调整分辨率外为 （8.75V - 1.25V）/1024 步 = 7.32mV/步。（请注意，R2 值允许您提高或降低电压调整范围。

该电路允许在工作期间精确调整电源电压，同时避免硅电位计的设计限制。IC电位计的低漂移和良好的调整分辨率使该电路适合控制FPGA和微控制器的低内核电压。

审核编辑：郭婷