嵌入式系統(tǒng)中電源電壓的精確控制應(yīng)用

概要

　　該項(xiàng)目的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)高效電源系統(tǒng)，其輸出電壓（VOUT）可以數(shù)字調(diào)節(jié)。為了保證輸出電壓的精確性，采用數(shù)字閉環(huán)控制，用于修正失調(diào)、漂移和負(fù)載變化（最大至600mA）的影響。電路包括輸出可調(diào)的降壓型控制器、ADC與DAC、電壓基準(zhǔn)以及一個(gè)微控制器（MCU）。

　　在大多數(shù)DC-DC轉(zhuǎn)換器中，位于FB引腳上的電阻網(wǎng)絡(luò)可以調(diào)整轉(zhuǎn)換器的輸出電壓（見圖1）。在本文電路中，利用DAC輸出電壓（VDAC）改變電阻網(wǎng)路的基準(zhǔn)電壓，達(dá)到調(diào)整轉(zhuǎn)換器輸出（VOUT）的目的。ADC檢測(cè)輸出電壓，并將結(jié)果送入微處理器。微處理器調(diào)整DAC輸出，以控制系統(tǒng)輸出電壓達(dá)到預(yù)定值。為使電路盡可能簡(jiǎn)單，預(yù)設(shè)輸出電壓通過(guò)PC的串行通信口（RS-232）送入微處理器。這個(gè)系統(tǒng)在一些需要精確控制供電電壓的嵌入式系統(tǒng)中非常有用。例如為ASIC、DSP或者MCU供電的電源，電源電壓對(duì)應(yīng)于處理器的工作速率。將供電電壓調(diào)整到工作速率對(duì)應(yīng)的最小電壓，可以降低處理器功耗。

圖1

　　電路所需器件和開發(fā)工具
　　系統(tǒng)的主電源選擇低靜態(tài)電流、輸出1.25V～5.5V可調(diào)的降壓型調(diào)節(jié)器MAX1692，它可以提供最大600mA的電流。MAX1692評(píng)估板提供了一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的電路布局和推薦輸入電容、輸出電容和電感量。MAX1692反饋引腳電阻網(wǎng)絡(luò)的偏置由低功耗、12位DAC提供，MAX5302可以提供2.5mA的負(fù)載驅(qū)動(dòng)。DAC基準(zhǔn)電壓為2.5V。電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓由低功耗、12位ADC（MAX1286）讀取， MAX1286能自動(dòng)關(guān)斷，可以在轉(zhuǎn)換之間減少電源消耗。ADC基準(zhǔn)由高精度5V電壓基準(zhǔn)MAX6126 提供。ADC和DAC均采用SPI口通信。高精度電壓基準(zhǔn)包括輸出檢測(cè)和地檢測(cè)引腳，將其連接到ADC的基準(zhǔn)和地引腳。這樣可以保證ADC具有最高準(zhǔn)度的基準(zhǔn)電壓。

圖2 供電系統(tǒng)的模擬部分產(chǎn)生一路負(fù)載可達(dá)600mA、1.25V～5V可調(diào)的高準(zhǔn)確度輸出電壓

　　微處理器選擇高速的8051兼容微處理器DS89C420，使用32MHz晶體。該微處理器的絕大多數(shù)指令為單指令周期，可以運(yùn)行在32MIPS。處理器可以由J1口在線編程（見圖3）。DS89C420/430/440/450系列用戶手冊(cè)介紹了如何通過(guò)PC串行通信口，利用微軟的超級(jí)終端（HyperTermina）下載固件。處理器固件用C編寫并可使用免費(fèi)的Sourceforge Small Devices C編譯器（SDCC）編譯。