XL4013 BUCK电路的PWM调压和模拟调压方案
当电压变化时,我们经常使用调压PWM或者模拟调压应用最广泛,本文给出了一个简单可行的FB点调压法。
图 1.调压原理图
图1中,以 XL以4013为例,简要说明蓝色标号部分(R1~R4,C3)为PWM调压电路,其中R1、R2为通常的分压电阻。VA模拟调压信号,VPWM为PWM调压信号,当调压信号为模拟信号时,C可省略3个电容器。
芯片正常工作时,FB点电压平均值为稳定值,由两部分提供,一部分是VOUT,其二VA/VPWM(为方便, 以下只写成 VA)。然后,可以VOUT与VA看作两个独立电压源,利用叠加定理,可以列出下面的式子。
加号左边为VA单独作用时FB点电压,加号右侧为VOUT单独做用时 FB可以解决点的电压:
其中:
式子中R1~R4,VFB都是定值,大于0,所以a和b均为0以上的定值,VOUT是VA函数图像如下:
图 2.理论上,输出电压和VA的关系
例:VIN=24V,我们需要VA在0~5V之间,输出0~15V可调,其中VFB=1.25V。计算原理图中各部件的参数
步骤 1:选定R2的值,R2的值通常可以是10K~100K之间选择,这里选择20K。
步骤 2:计算R3,R4的值。
当VA=输出最高电压150时V,故有:
当VA=VAMAX=5V时,VOUT=0V,故有:
上两种联立:
解得:
可选R3=R4=3.3KΩ。
步骤 3:计算R1的值。将R3,R在4代回步骤2的公式中,可以得到R1=2.5KΩ。
根据上面计算的参数给出VA加0~5V电压与0~100占空比的电PWM信号(高电平5V,低电平0V,频率10KHz),使用XL4013(VFB=1.25V)进行验证:
原理图:
图 3.测试原理图
测试结果:
模拟调压:
PWM调压:
图 4.实测与理论VOUT的对比
图中红色为模拟调压,绿色为PWM调压,蓝色为理论值。从图中可以看出,无论是模拟调压还是模拟调压。PWM 所有的调压都符合理论值。
1. 优点:简单可靠,成本低,线性好。
2. 缺点:计算复杂;PWM调压时,对单片机的驱动能力有一定要求;VA端悬时(通常不悬),输出电压既不是最大值,也不是最小时。
1. R3,R4尽量选择相似的,这样在PWM调压时,可以有更好的滤波器R3 R4不要太小,太小会增加 单片机驱动的难度不利于滤波。
2. PWM调压时,频率尽可能在1KHz以上,能保证更好的线性度。
3. R1~R电阻应至少保证1%的精度。
4. 受芯片FB精度的影响有一定的离散性。离散见下图(红色为标准VFB,绿色上偏2%VFB,蓝色下偏2%VFB):
图 5.VFB离散对输出的影响。
1. PWM信号需要反向。
2. PWM信号驱动能力不足。
图 6.反向电路和增强驱动力(电压跟踪器)电路