¿Cómo controlar un circuito convertidor buck-boost desde un microcontrolador?

Últimamente estoy leyendo sobre convertidores DC-DC buck-boost y una cosa todavía no me queda muy clara. La mayoría de los circuitos integrados de convertidores que he visto tienen un pin de entrada de bucle de retroalimentación. Por ejemplo, LTC3780 requiere un divisor de voltaje, en la aplicación típica se crea con resistencias R1 y R2 (a la izquierda):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hasta donde yo sé, la única forma de ajustar dicho circuito desde un microcontrolador es usar un potenciómetro digital. El problema es que los potenciómetros digitales que encontré son bastante caros o tienen una gran tolerancia, como 20 o 30%.

¿Hay alguna forma mejor de ajustar el voltaje de salida de dichos convertidores? Y si no, ¿existen otros tipos de circuitos integrados que permitan un control más fácil desde un microcontrolador?

es suficiente para ajustar la red fb? ¿No necesita también cambiar las tapas y el inductor para que coincidan (fuera de un cierto rango)?
¿Está buscando un amplio rango de voltaje? Hay reguladores de conjuntos digitales que puede configurar a través de i2c. También hay circuitos integrados de administración de energía pmics que puede usar para marginar los voltajes y observar la corriente y el voltaje.
También podría considerar diseñar el suyo propio alrededor de un microcontrolador y omitir el IC por completo.
¿Es posible aislar la etapa de retroalimentación con un búfer de alta velocidad, seguido de un amplificador de suma o diferencia para permitir que una MCU con una escalera R2R basada en DAC o GPIO aplique una compensación/ajuste al voltaje de la red de retroalimentación, para ajustar el voltaje de salida? digitalmente (a pesar de que hay una interfaz analógica)
R2 y R1 forman el divisor de retroalimentación para el pin VOSENSE, básicamente tomaría ese nodo y haría lo que estaba diciendo antes, insertando algunos circuitos analógicos para permitir una compensación digital a través de un DAC
@kolosy no realmente, las tapas y los inductores dependen más de la frecuencia, etc. Podría optar por el peor de los casos (para la mayoría de las ecuaciones, el ciclo de trabajo es del 50%).
@SomeHardwareGuy No estoy seguro de lo que quiere decir con amplio rango, me gustaría ejecutar esto con una entrada de 12 V, con una salida de unos pocos V a 15,5 V. ¿Podría nombrar uno de esos IC? No estaba seguro de qué buscar: estaba buscando un convertidor reductor-elevador síncrono con transistores externos.
@pjc50 ese era mi plan inicial, pero estoy explorando mis opciones
@KyranF No estoy seguro de lo que significan algunas de estas cosas (como la escalera R2R), pero leeré más sobre eso
La escalera @PiotrSarnacki R2R es para pines IO paralelos para hacer un DAC. wikipedia/google mostrará cómo funciona

Respuestas (2)

Aunque el valor absoluto de la resistencia de un potenciómetro digital puede variar un 30%, la coincidencia entre las resistencias internas es realmente buena. Esto significa que para un divisor de voltaje (es decir, un potenciómetro), la precisión de la división de voltaje es bastante buena, ya que el factor de división de voltaje depende completamente de la relación de las resistencias utilizadas, no de su valor absoluto.

Si su voltaje de salida es menor que la clasificación de voltaje máximo del potenciómetro digital , simplemente puede usar un potenciómetro digital para reemplazar la red de retroalimentación sin fanfarria. La mayoría de los potenciómetros digitales pueden tomar solo 5,5 V, pero algunos están clasificados para sustancialmente más.

Si su voltaje de salida es más alto que la clasificación máxima del potenciómetro digital, o si desea un ajuste fino , puede combinar el potenciómetro digital con resistencias externas para formar un divisor de voltaje compuesto. Tenga en cuenta que esto hará que entre en juego la variación del valor absoluto del potenciómetro digital. Existen técnicas para minimizar este error, como se describe aquí .

Si desea evitar los potenciómetros digitales por completo , puede hacer que el divisor de retroalimentación también tome la entrada de un D/A, como se muestra aquí al tener una unidad D/A V C T R L :

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Dado que el voltaje de realimentación V F B será regulado por el LTC3780 a 0,8 V, el voltaje de salida será regulado a:

V O = ( 1 + R 2 R 1 ) 0.8 R 2 R 3 ( V C T R L 0.8 )

Entorno V C T R L a 0,8 V no provoca ningún cambio en el voltaje de salida; creciente V C T R L hace que la salida caiga, y disminuyendo V C T R L hace que se eleve.

Cabe señalar que no importa lo que haga, debe evaluar cuidadosamente el regulador y ajustar los componentes ( L , C O tu T , yo T H red) para garantizar la estabilidad en todas las condiciones de funcionamiento. En caso de duda, inclínate hacia el lado conservador aquí.

esta es una respuesta muy informativa, gracias! en la última opción, ¿cuál es el papel de CFF? ¿Es para estabilizar la salida? Y si es así, ¿qué valor debo elegir, supongo que algo pequeño como 470n con un R3 bastante pequeño?
@PiotrSarnacki, C F F es un capacitor de avance. Puede elegir un valor de, digamos, 1nF. La presencia de R 3 reduce la ganancia del bucle, por lo que es posible que desee C F F para mantener la ganancia del lazo invariable a la relación del divisor de retroalimentación. Dicho esto, es posible que tampoco lo quieras. Como se mencionó, querrá evaluar cuidadosamente la estabilidad del regulador... y la selección de componentes podría ser una larga pregunta (y respuesta) propia. Entonces... podrías irte C F F no rellenado y agréguelo solo si determina que es necesario.
Estaba jugando con el circuito de la última opción en LTSpice y realmente no lo entiendo o hago algo mal. El problema es que, según tengo entendido en la hoja de datos, Vosense es un pin de entrada. El voltaje Vout es controlado por el circuito reductor/elevador de la derecha (MOSFET, etc.) y luego Vosense lee el voltaje de salida dividido por el divisor de voltaje y ajusta los ciclos de trabajo de los MOSFET en consecuencia. Parece que en su circuito, Vout estaría conectado a Vout, Vfb a Vosense y Vctrl a uC. Si eso es cierto, no veo cómo funcionaría al configurar el voltaje adecuado en Vosense.
@PiotrSarnacki, tienes razón: V O tu T se conecta a V O tu T , V F B se conecta a V O S mi norte S mi , y V C T R L se conecta a un convertidor D/A desde el μC. Y como se describe, el voltaje de salida será V O tu T = ( 1 + R 2 R 1 ) 0.8 R 2 R 3 ( V C T R L 0.8 ) . "Si eso es cierto, no veo cómo funcionaría al configurar el voltaje adecuado en Vosense". ¿Qué quieres decir?
Entonces, probablemente lo esté viendo totalmente mal, lo siento si ese es el caso. De todos modos, dado que Vosense es un pin de entrada, debería dividir el Vout con un divisor de voltaje. Si observa el ejemplo en la hoja de datos, quieren establecer Vout en 12 V y eligen 20k para R1 y 280k para R2. En este caso: Vosense = R1/(R1+R2) * Vsal. Entonces, para un voltaje de 12 V en Vosense, será igual a 0,8 V. Si Vout es más alto que el voltaje en Vosense, será más alto, etc. En su respuesta, calcula Vout en función de Vctrl, mientras que Vfb debería ser la "salida" aquí.
@PiotrSarnacki, aunque V O S mi norte S mi es una entrada, está "servoada" a 0.8V. Puede pensar en el convertidor reductor-elevador como un amplificador operacional de potencia gigante, con una referencia [interna] de 0,8 V conectada a su entrada [interna] no inversora. La salida del convertidor ( V O tu T ) será conducido a lo que sea necesario para hacer su entrada inversora ( V O S mi norte S mi ) para igualar su entrada no inversora, que es 0,8 V. Esta es la idea básica de todos los sistemas de control. Entonces, al hacer los cálculos, simplemente puede suponer que, una vez que el convertidor haya alcanzado el estado estable, V O S mi norte S mi será 0.8V.
Siento molestarte de nuevo, pero no tengo ni idea de cómo hacer que funcione en LTSpice, así que, de nuevo, probablemente me esté perdiendo algo. Básicamente tomé el circuito de ejemplo LTC3780 de Linear y agregué R3 y CFF. Independientemente de los valores que elija, el voltaje de salida no funciona como se esperaba. El circuito está aquí si usted (o cualquier otra persona que lea esto) quiere jugar con él: dropbox.com/s/ua4pxbw47x8s730/3780.asc?dl=0 . Probé algunos valores diferentes de R1, R2 y R3. Aquí hay una captura de pantalla de una parte relevante del esquema: cl.ly/image/0b2Z193e2j2T/…

La forma más sencilla es con un potenciómetro digital, simplemente utilícelo en modo radiométrico, es decir, como un potenciómetro, no como un reóstato. Cuando se usa como potenciómetro, la tolerancia de resistencia bruta se aplica a ambas secciones de la pieza, por lo que no importa. Un potenciómetro de 6 bits debería poder tener menos de 0,5 lsb de error, aunque la tolerancia de resistencia podría ser del 20 %, y debería costar menos de ~$1 (de todos modos, en los EE. UU.).

Las alternativas como agregar amplificadores para ajustar la referencia a través del control DAC son factibles, pero mucho más complicadas. Probablemente tendría que agregar 2 OpAmps para obtener el ajuste y la polaridad adecuados.