Verschiedene Möglichkeiten zur digitalen Steuerung eines einstellbaren SMPS

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Ich möchte ein batteriebetriebenes, einstellbares SMPS für den Einsatz in Situationen herstellen, in denen ich keine Steckdose in meiner Nähe haben kann. Daher möchte ich weitere Informationen oder Vorschläge zu diesem Thema. Der SMPS-Chip, auf den ich mich stütze , ist ein LM2733 .

Die Stromquelle wäre ein LiPo, ein Spannungsausgang von 3 V bis 25 V und höchstens 500 mA.

Ich denke, ich kann einen SMPS-Chip auf verschiedene Arten digital steuern: Eine ist ein digitaler Poti, der mit einer MCU über SPI oder I2C gesteuert wird. Ein 1024 Step Pot würde mir 20mV Steping geben, was mehr als genug ist. Was ich in Datenblättern gesehen habe, ist, dass die Potis nur für den digitalen Widerstand bis zu 5 V liefern können. Wäre das ein begrenzender Faktor bei einem solchen Design? Dieser Weg scheint der einfachste und am wenigsten anspruchsvolle Weg von dem zu sein, was ich sehe.

Ein anderer Weg wäre die Verwendung eines DAC, aber ich bin mir nicht sicher, ob er schneller als die Schaltgeschwindigkeit des SMPS sein muss, da ich in Datenblättern immer die Spannungsteiler vor dem Ausgangskondensator sehe. Problem ist, dass ich nicht weiß, was der Feedback-Pin sehen will. Will es die gesamte Rampe vom Induktor auf und ab gehen und sie mit der Referenzspannung vergleichen, oder findet es nur die durchschnittliche Spannung jedes Zyklus?

Ich weiß, dass es {dieser Frage} ähnlich ist , aber ich suche nach weiteren Informationen oder Diskussionen.

power-supply potentiometer switch-mode-power-supply dac hak8or
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Ich habe irgendwo ein Projekt gesehen, bei dem jemand gerade ein SMPS mit einem Mikrocontroller anstelle eines dedizierten Chips implementiert hat. Wenn Sie dazu bereit wären, wäre das Ergebnis vollständig in der Software einstellbar.
Joeforker

Antworten:

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Nachdem ich das Datenblatt gelesen habe, werde ich eine Vermutung wagen. Der Chip erwartet 1,23 V am FB-Pin, wenn der Ausgang auf dem gewünschten Pegel liegt. Normalerweise wird dies durch einen Widerstandsteiler eingestellt, aber ich denke nicht, dass es ein zu großes Problem sein wird, es mit einem D / A zu erzeugen. Der 13,3-K-Widerstand scheint jedoch wichtig zu sein, daher würde ich ihn dort belassen, aber den anderen Widerstand entfernen, der an die Ausgangsspannung angeschlossen ist, und ihn im Grunde durch Ihre Mikrocontroller / DAC-Kombination ersetzen.

Ich denke , alles, was Sie tun müssen, ist sicherzustellen, dass der Ausgang des DAC 1,23 V beträgt, wenn die Ausgangsspannung dort ist, wo Sie sie möchten. Um die Dinge realistisch zu halten, möchten Sie wahrscheinlich den Ausgang des DAC zu einem Widerstandsteiler machen - teilen Sie einfach die Ausgangsspannung des SMPS durch eine magische Zahl, die Ihnen 1,23 V am FB-Pin gibt, wenn Sie die gewünschte Ausgangsspannung haben.

Sie haben jedoch Recht zu fragen, wie schnell Sie den DAC aktualisieren müssen. Während die Schaltfrequenz des SMPS entweder 600 kHz oder 1,6 MHz beträgt, ist dies NICHT die Bandbreite des Regelkreises im Chip. Ich sehe im Datenblatt nicht viel darüber, was es ist, aber es wird erwähnt, dass CF verwendet wird, um eine Null im Root-Locus bei 8 kHz zu setzen. Ich würde also sagen, versuchen Sie, Ihren DAC bei 10 kHz zu ändern - wenn möglich alle 100 us.

AngryEE
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Legen Sie zuerst die Rückkopplungswiderstände ab und verlegen Sie einen Vorwiderstand entsprechend dem DAC-Ausgang (aber füllen Sie ihn nicht). Die gewünschte / stationäre Rückkopplungsspannung gemessen. Entfernen Sie dann die Rückkopplungswiderstände und füllen Sie den Serien-DAC-Widerstand mit 0 Ohm, wobei Sie die DAC-Spannung gleich der gemessenen Spannung einstellen. Um die Ausgangsspannung zu ändern, addieren oder subtrahieren Sie einfach die DAC-Spannung entsprechend der gewünschten Änderung.
Joel B
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Das ist eine schlechte Idee. Die FB-Pin-Spannung beträgt nicht genau 1,23 V, und es besteht eine gute Chance, dass Sie sie nicht stabil halten können. Ein digitaler Topf ist eine viel bessere Wahl für diese Anwendung.
Kevin Vermeer
Er fragte, ich antwortete. Ich bin nicht anderer Meinung als Sie - es wäre ein gutes Stück Arbeit, dies praktisch umzusetzen, aber ich sehe theoretisch keine größeren Probleme damit. Das einzige Problem ist, wie sie das Rückkopplungsregelungssystem im SMPS implementieren. Ohne sicher zu sein, was Bandbreite, Gewinn usw. sind, kann ich mir vorstellen, dass dies nicht einfach ist.
AngryEE
Apropos Engineering. Sie möchten nicht die gesamte Verstärkungsschleife des SMPS digital implementieren. Sie möchten es nur mit einer digitalen Schaltung geringfügig beeinflussen oder ausgleichen. Die Verwendung eines DAC und eines zusätzlichen Widerstands ist der einfachste Weg. Sie richten das SMPS in einer stabilen Situation ein und fügen den zusätzlichen Widerstand hinzu, um einen Offset anzuwenden. Sie können berechnen, wie sich die Spannung auf alle 3 Widerstände verteilt und wie stark sich dies auf die Ausgangsspannung auswirkt. Rechnen Sie mit Überlagerung ... oder simulieren Sie es.
Hans
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Der Rückkopplungsstift erwartet eine DC-Fehlerspannung, auf der einige übliche Dinge (Welligkeit, Rauschen usw.) liegen. Die analoge Spannungsschleife ist bandbreitenbegrenzt, so dass nur nützliche Informationen zur Bestimmung des Arbeitszyklus des Wandlers verwendet werden.

Am einfachsten ist es, einen DAC-Ausgang und einen Vorwiderstand zu verwenden, um die Strommenge aus / in den FB-Knoten zu senken oder zu quellen. Die Größe des Injektionswiderstands bestimmt den Einstellbereich. Die FB-Referenzspannung beträgt 1,23 V. Solange der DAC über und unter dieser Referenz liegen kann, können Sie die Spannung sowohl nach oben als auch nach unten steuern.

Dies ist das digitale Äquivalent zur Einstellung des unteren Widerstands.

Adam Lawrence
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Wie wäre es, wenn Sie dem Rückkopplungsteiler mehrere untere Widerstände hinzufügen und einen von ihnen (oder mehrere gleichzeitig) mit einem NPN-Array auf Masse schalten, um die Ausgangsspannung umzuschalten?

BEARBEITEN: Sie sollten dies nur mit normalen GPIO-Pins tun können, da diese wirklich nicht mehr als 1,23 V (die Rückkopplungsspannung) sehen sollten, damit sie als Open-Collector / Drain-Schalter arbeiten können.

jpc
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PS. Ich würde einen Schaltplan zeichnen, falls meine Erklärung nicht klar genug ist, aber ich habe das HTML5-Schaltplanerfassungstool noch nicht fertiggestellt. ;] Bitte hinterlasse mir einen Kommentar, wenn du denkst, dass ein Schaltplan hier helfen würde.
JPC
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Ich bin mir nicht sicher, wie sehr Sie sich für den LM2733 engagieren. Möglicherweise möchten Sie nach einem Chip suchen, der eine vom Hauptrückkopplungspfad getrennte Ausgangsspannungssteuerung bietet. Zum Beispiel LT3495 . Auf diese Weise können Sie die Spannung anpassen, ohne sich Gedanken darüber machen zu müssen, was Sie für die Stabilität des Reglers tun.

Andy
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