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如何利用单片机DAC控制LM2596S实现可控降压?

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发表于 2024-11-12 11:51:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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: n4 ], i/ P) |- i0 e& j! [
点击上方蓝色字体,关注我们) P3 k& E$ v0 J  h) }: S
来源于小伙伴提问。
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0 M4 J* D2 [; z* a5 K) S; k5 c4 s
% s, i; \( u) d; T" Y1- A: X/ J+ I6 A" B. g' p
LM2596S的基本工作原理8 {% y7 K' f" d: h# f9 T7 _
LM2596S是一款开关稳压器,通过内部的反馈机制稳定输出电压。
. I* u: Y. T7 q0 d. u2 b% F2 T
其反馈端(FB)会持续检测输出电压,并将该电压与内部参考电压(1.23V)进行比较。
; e. ~" i4 O1 K
% v  b, S% ^' ~* {5 C' P如果反馈电压偏高或偏低,调节电路会自动调整PWM的占空比,从而改变输出电压,使之保持在预设范围内。
7 @. a8 X, q1 X8 D' B7 p
# V" m4 ]( _2 c9 w/ D: LLM2596S的输出电压公式为:9 ~* ^3 S& O* a! p" d

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/ H% c/ [2 c9 j( a- v9 {) m
在这个公式中,反馈电压(VFB)是1.23V。
/ g* W" K+ B2 f3 P3 a  C4 J( b7 U
# U; v; j" u* \4 B3 e& b若VFB的电压有所改变,芯片会认为输出电压发生了变化,进而调整PWM占空比以恢复到新的设定输出值。1 V. E; e. s% t; U8 d; B9 s
29 B! X. {6 k) m0 P$ S% E% c
单片机DAC对VFB的控制
$ i2 E: L: B# o8 \5 v图中,DAC输出的电压通过一个二极管D2和一个电阻(如R3)连接到VFB。/ {& P: L0 I. H# ?- z7 ]

! e& [* S9 y5 d$ YDAC的输出可以理解为一个额外的控制信号,通过二极管D2将其引入反馈节点。  ^$ \5 O& b( a

( Y" [+ {1 m7 z3 P. j0 c通过这种方式,单片机可以间接调整VFB点的电压。, h& \1 p" K2 H6 h0 p. y$ \& S

5 x* S" B/ C- t( X7 _当DAC的输出电压升高时,通过D2和R3会使得VFB的电压有所上升,而LM2596S内部的比较器会将这种变化误认为是输出电压升高。- A# Q8 ^* W. m; \. _9 G' F% R
+ B* o2 m' l; y: ~7 r
于是LM2596S会降低输出的占空比,从而减小输出电压。7 u3 c1 y" l& V. Y
6 Q, S+ w; M! q
反之,当DAC输出电压降低时,VFB的电压下降,LM2596S会认为输出电压下降,从而增大占空比,使输出电压升高。
: d! `3 O/ X' A2 y34 y$ y3 ~. N( N, v( b
控制过程的详细步骤& Z' k/ m: J; ^* C7 O2 V5 z
  • 单片机输出控制信号:单片机的DAC输出电压通过D2与R3调节VFB。
  • 反馈误差感应:VFB的电压变化会被LM2596S内部的误差放大器检测到,误差放大器与基准电压(1.23V)对比,产生一个误差信号。
  • PWM调整:误差信号经过控制回路的调节器,改变PWM的占空比,使输出电压符合新的反馈电压设定。
  • 输出稳定:当VFB重新达到1.23V的平衡点时,输出电压达到新的稳态。
    3 N( v# ?0 H% E+ K; D3 ?" `
    , |; U- E# s0 |1 U, f6 C7 f- S
    40 i, r9 z! N! r5 e% h
    这种控制方式的优点和应用  u1 S- o2 @  A  x+ c& o
    这种通过DAC间接调节反馈电压的方式具备以下优点:
    " `9 ~  u( e5 Q
  • 精准控制:可以通过软件控制输出电压的大小,无需更换电阻等硬件元件。
  • 适应性强:可以在不同负载条件下灵活调整输出电压,应用在需要多电压输出的场景中。
  • 低成本:相比采用数字可编程稳压器,使用单片机和LM2596S成本较低,但功能相对灵活。5 B7 z$ b$ Z0 y4 U/ I

    9 ]0 r2 t; u3 s1 W6 R6 C+ a0 o5
    * U3 N/ h) B' {  {7 i
    8 [1 f2 r9 a7 X' q1 c注意事项
    - N* j2 a/ j  e8 D8 o( z# P
  • 电压范围:DAC输出电压的范围需要满足VFB点的输入要求,防止超过芯片的电压限制。
  • 稳定性:在设计电路参数(如电阻R3的大小)时,需确保在DAC调整过程中,电压能够平稳地响应变化,避免反馈环路振荡。; Z1 `) ?8 O$ I# u

    & A; p6 G) M* H通过以上分析,可以看出单片机DAC通过控制LM2596S的反馈电压(VFB)来调节输出电压的原理。
    4 N% }. J+ ~0 Y8 z1 {; R
      s/ H7 }1 y2 f6 V' A! l; G7 C这样,输出电压可以在一定范围内根据需求调整,适合不同应用场景的电压要求。1 S% R- j/ `: W  g

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    / H0 |, i/ |+ ^+ P

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    - I" |' l. Q7 f' w+ _! l! f
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