DC/DC 转换器输出电压调整的方法，包括数字通信接口、数字输入和模拟输入三种方式

本文主要介绍了 DC/DC 转换器输出电压调整的方法，包括数字通信接口、数字输入和模拟输入三种方式，具体内容如下：
*附件：DCDC 转换器输出电压调整的方法.pdf

1. 数字通信接口
   • 工作原理 ：使用如或 PMBus 等数字通信接口调整输出电压，能在给定范围内以特定步长设置大量离散值，还可实现更多系统控制、交互和故障报告功能。
   • 应用案例 ：TPS62866 允许在 0.4V - 1.675V 范围内以 5mV 增量设置输出电压，用于主处理器核心电压调整以优化功耗和性能；TPS40428 双相双输出降压控制器采用 PMBus 实现多相应用中的电压调整。
2. 数字输入
   • 工作原理 ：通过单个数字输入信号（如 GPIO 引脚）在两个电压之间调整输出，常用于 USB Type - C 端口或某些 MCU 以适应功率传输需求或降低功耗。
   • 应用案例 ：TPSM82480 和 TPS62136 等设备的 VSEL 功能，可将 USB Type - C 端口电压从 5V 提升到 9V 实现快速充电；TPS62866 的 VSET 引脚与 VID 引脚结合，可设置启动电压并在启动后改变输出电压；TPS62745 的四个 VSELx 引脚可在运行时改变输出电压，但只能在预定义值范围内调整。
3. 模拟电压输入
   • 工作原理 ：利用模拟信号（如电压基准、DAC 输出或滤波后的 PWM 信号）通过电阻输入到 FB 引脚来控制输出电压，可实现任意输出电压，适用于模拟 LED 调光和模拟电路偏置。
   • 应用案例 ：使用 TPS62088 和 DAC53608，通过计算选择合适电阻，可从 0.3V - 3V 的 DAC 输出电压产生 0.3V - 1.8V 的输出电压，且两者测量数据与理想曲线匹配良好；TPS82130 电源模块采用此技术可产生可变负输出电压用于光电路偏置；若无可用模拟电压，可用 RC 滤波器对 PWM 信号滤波来创建模拟电压调整输出电压。
     

改变输出电压有助于优化功率传输、降低功耗或正确偏置模拟电路，文中介绍的三种技术可根据具体需求调整输出电压，相关示例可应用于特定系统设计。

数字通信接口在调整 DC/DC 转换器输出电压方面具有高度的灵活性和可控性，以下是文中提到的两个应用案例：

1. TPS62866 在主处理器核心电压调整中的应用

• 输出电压范围及精度 ：TPS62866 允许输出电压在 0.4V 到 1.675V 之间，并且能够以 5mV 为增量进行精确设置。这种精细的电压调整能力使得主处理器的核心电压可以根据不同的工作条件和任务需求进行精准优化，从而实现功耗和性能之间的平衡。
• 启动电压设置 ：通过 VSET 引脚与电阻 R1 的配合，在总线激活前在硬件层面设置启动电压。具体而言，不同的 R1 电阻值（来自 E96 系列）对应不同的默认输出电压，例如 249kΩ 电阻对应 1.15V 的启动电压，205kΩ 电阻对应 1.10V 等。这种方式不仅节省了一个反馈（FB）电阻，降低了成本和尺寸，还提高了输出电压的准确性，因为避免了两个 FB 电阻可能带来的误差。同时，由于电阻值仅在启动时测量，之后不消耗电流，从而提供了更低的泄漏电流。
• 功能拓展 ：TPS62866 集成了接口，其寄存器包含多种设置选项。除了能够精确调整输出电压外，还可以进行设备启用、设备复位、可编程压摆率（在改变输出电压时）、轻负载效率或最低纹波模式选择、过温警告、电流限制指示以及电源良好指示等操作。这些功能使得系统能够对电源进行全面而细致的管理，进一步提升了系统的稳定性和可靠性。例如，在处理器执行不同任务时，可根据任务对性能和功耗的要求，通过通信动态调整核心电压，同时利用可编程压摆率控制电压变化的速率，避免因电压突变对系统造成不良影响；过温警告功能则可及时通知系统采取措施，防止因过热损坏设备。

2. TPS40428 在多相应用中的 PMBus 应用

• 多相控制器功能 ：TPS40428 是一款双相、双输出降压控制器，适用于需要高功率密度和高效率的应用场景。它利用 PMBus 接口实现对电源的数字控制，这种基于物理层的通信协议允许系统通过预定义的命令集对电源进行编程、监控和故障管理，无需编写复杂的代码。
• 典型应用电路 ：在典型的多相应用中（如图 2 所示），TPS40428 通过 PMBus 接口（PMBDATA、PMBCLK 和 SMBALERT 引脚）与系统进行通信。它能够精确控制两个输出电压（VOUT1 和 VOUT2），并根据系统需求调整相位、占空比等参数，以实现高效的功率转换。例如，在服务器电源中，多个 TPS40428 控制器可以协同工作，通过 PMBus 进行集中管理，根据不同的负载情况动态调整各个相位的输出，从而提高整个电源系统的效率，降低能耗。同时，PMBus 的故障报告功能可及时检测并通知系统出现的问题，如过流、过压等，以便系统采取相应的保护措施，确保系统的可靠性和稳定性。

审核编辑 黄宇