Convertidor reductor/reductor: Cómo reemplazar el divisor de resistencia de voltaje de retroalimentación para controlar electrónicamente el voltaje de salida del regulador

La mayoría de los circuitos integrados de reguladores de conmutación utilizados hoy en día que he visto tienen algún tipo de pines de voltaje de retroalimentación. Creo que he entendido bastante la forma en que funciona:

Se crea un divisor de resistencia de salida a tierra para retroalimentar una parte del voltaje de salida al amplificador de retroalimentación que generará un voltaje para la lógica del generador PWM.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El voltaje se comparará con algún voltaje de referencia interno, 800 mV en este ejemplo. Si el voltaje de retroalimentación es más alto que esa referencia, el generador PWM se apagará; de lo contrario, el ciclo de trabajo se ajustará en consecuencia.

Mis objetivos son:

  • Intentando construir una fuente de alimentación con la capacidad de controlar electrónicamente el voltaje de salida.
  • Tratando de entender lo que está pasando

Mi pregunta es, ¿cuál es la mejor manera de no usar este divisor de resistencia estática sino usar un voltaje proporcional? Mi idea era generar un voltaje de referencia (el voltaje de salida de mi regulador deseado) con la ayuda de un microcontrolador y un DAC. Si conozco la proporción requerida de R1 a R2 para generar un voltaje específico, puedo derivar un factor de división como:

V F B = V O norte

El factor de división Nes una función del voltaje de salida en la mayoría de los casos, como descubrí. Sin embargo, no tengo idea de construir ese tipo de circuito. ¿Debo usar amplificadores operacionales logarítmicos para ese tipo de división matemática o hay una solución mejor que ni siquiera he considerado? ¿Puede haber una solución mucho más simple?

Editar : mi idea básica

esquemático

simular este circuito

Este tipo de operación sería posible con dos costosos amplificadores operacionales logarítmicos o con circuitos de propósito especial muy costosos. Debido a que usa voltajes analógicos sin desviarse por ADC/DAC, la latencia sería lo suficientemente baja. Pero como dije, no estoy seguro de si hay mejores formas.

Esto es probablemente factible sin atornillar con el bucle de control. Más por venir más tarde.
La Vout está controlada por (1+ relación R)* Vref. Puede usar R2 DAC para programar voltaje.
Una forma sencilla de lograr un voltaje de salida variable podría ser reemplazar las resistencias divisoras de voltaje con un potenciómetro digital. Aquí hay un ejemplo: cdn.sparkfun.com/datasheets/Components/General%20IC/22060b.pdf
Necesitas un ADC para leer V O tu T y un DAC para generar V F mi mi d b a C k . Y algún algoritmo que toma la entrada ADC y la pone en DAC.
@StainlessSteelRat Sí, leer por ADC sería una idea, pero estaba pensando más en operaciones matemáticas analógicas porque ADC/DAC generaría mucha latencia. Al final, el voltaje no será lo suficientemente estable y preciso.
@Dampmaskin Sí, gracias por insinuar esto, sin embargo, quería omitir los potenciómetros digitales porque son bastante caros y no tan precisos.
Problema XY: indique lo que está tratando de lograr (es decir, construya una fuente de alimentación con la capacidad de controlar electrónicamente el voltaje de salida). Indique esto primero (si es correcto), luego se pueden dar consejos sobre las soluciones.
@Andyaka: sí, construir una fuente de alimentación y controlar electrónicamente el voltaje de salida es, de hecho, mi objetivo principal.
Por lo tanto, modifique su pregunta para centrar la atención de las personas en el problema en lugar de proponer inicialmente soluciones a algo que no está claro. Si puede controlar un DAC, ¿por qué no usar un potenciómetro digital para controlar la retroalimentación?
@Andyaka: tiene razón, la publicación se cambia en consecuencia. La razón por la que no se usa un potenciómetro digital es debido a su capacidad limitada de voltaje máximo y resolución limitada (<= 10 bits).
Hace unos días, respondí una pregunta como la de OP. Puede ayudar.
La respuesta de Rohat da una excelente sugerencia. También hay diseños de referencia de, por ejemplo, TI: ti.com/lit/ug/tidu533/tidu533.pdf - puede obtener circuitos integrados que son directamente programables a través de I2C.
(El otro enfoque es no usar un regulador de conmutación IC en absoluto, sino hacer la conmutación PWM directamente desde el microcontrolador)
@ pjc50: su documento sugerido de Texas Instruments tiene la información que estaba buscando. Hay varios ejemplos, como el uso de digipots, mosfets en paralelo (resistencias en paralelo) y también el método DAC que el usuario Rohat Kılıç explicó con más detalle aquí. Sin embargo, podría haber casos en los que este enfoque digital no sea adecuado incluso con DAC de alta resolución. Pero dado que este voltaje de retroalimentación es más como una "pista" de voltaje (±4% para LM2575, por ejemplo), este tipo de precisión no es realmente necesaria para este tipo de reguladores.

Respuestas (3)

Desafortunadamente, no puedo dar más detalles sobre cómo determinar los valores de resistencia porque no los recuerdo, pero hay 1 o 2 lugares en línea que al menos te dijeron las ecuaciones.

Pero lo que puede hacer (si entiendo lo que está pidiendo) es simplemente conectar una tercera resistencia al pin de retroalimentación y luego conducir el otro extremo de esa resistencia con un DAC de salida de voltaje.

La tercera resistencia también se puede omitir si usa un DAC de salida de corriente, el objetivo de todo esto es que al inyectar una pequeña corriente o extraer una pequeña corriente del nodo vinculado al pin de retroalimentación, puede forzar el regulador de voltaje para genere cualquier voltaje que desee (dentro de su rango, por supuesto), incluso voltajes por debajo del voltaje de referencia, que generalmente es el voltaje mínimo al que se puede ajustar el regulador.

Si esta es una solución viable para lo que quiere hacer, dígalo en los comentarios de esta publicación e intentaré encontrar ejemplos de cuándo usé esto (estoy bastante seguro de que puedo encontrar cómo hacerlo, pero es una tarea tan laboriosa para encontrar esos papeles que quiero estar seguro de que es lo que quiere antes de que me descontrole por todas mis cosas viejas, estaría muy feliz de hacerlo si esto es una respuesta a lo que usted quiero hacer), y si es así, actualizaré esta respuesta para incluir una solución sobre cómo alcanzar los valores de resistencia apropiados.

Honestamente, estoy un poco avergonzado de que todavía no puedo resolver esto sin buscar en mis papeles viejos las ecuaciones que recibí de alguien, usando la Ley de corriente de Kirchhoff (KCL) y la Ley de voltaje de Kirchhoff (KVL), esto no debería ser un gran trato de averiguar, pero no puedo utilizarlos para entender cómo. Lo cual yo mismo debería ser capaz de hacer en este momento en mis esfuerzos electrónicos, aunque esta es más una solución que utilizan los ingenieros electrónicos reales.

El documento publicado por el usuario pjc50 contiene diferentes soluciones entre esa solución DAC.

¿Cuál es la mejor manera de no usar este divisor de resistencia estática sino usar un voltaje proporcional?

lo que es mejor/mejor depende de tu criterio.

En general, aplique ese voltaje de referencia al pin de retroalimentación. actúa como un punto de suma para Vout, GND y Vref, ponderados por su respectiva conductancia (1/resistencia).

¿Podría explicar cómo actúa el pin de retroalimentación como punto de suma? ¿Hay alguna función de suma interna que las hojas de datos no muestran?

Esto se hace con un potenciómetro digital en su lugar o combinado con una resistencia más baja en el divisor de voltaje. Muy fácil. Solo asegúrese de que en ninguna condición obtenga un voltaje superior a su clasificación máxima absoluta y cambie el voltaje muy lentamente, para que no se produzcan saltos masivos y el bucle de control de CC/CC pueda manejar.

En realidad, es una buena idea protegerlo también con un diodo shottky a su VCC. Si cambia la resistencia demasiado rápido, el voltaje de salida permanece durante algún tiempo, por lo que puede matar el potenciómetro. No lo olvides... Aprende de mis errores.

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