动态改变DC-DC反馈电阻，调整输出电压

硬件笔记本

DC-DC指直流转直流电源，DC全称为Direct Current。
DC-DC一般由控制芯片、电感线圈、滤波电容等构成，下图是一个经典的DC-DC参考电路：

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DC-DC控制芯片本身一般没有动态调整输出电压的功能。
$ k6 ~; r% a* y手上有一块电路板，具有动态改变DC-DC控制芯片外部的反馈电阻，以调整输出电压的功能：
- C' H$ s8 Q; K  J6 S/ s& ~

as2gr1vwsf2640271827.jpg

8 w$ Y2 L% y! y8 K# A这块电路板用了PMU芯片。
8 ^; t7 l8 v( A+ F) ~PMU也就是Power Management Unit，即电源管理单元：

avuqkqjbwy2640271927.gif

对应的原理图如下：
4 B% i/ h9 B) _

v5pw4ipvijd640272027.png

( O4 C6 F: [3 k( N看起来比较凌乱，毕竟是PMU，管理着几路电源，稍显复杂。
. H5 y4 s7 P0 ^0 r, H本文只关注PMU中的DC-DC部分，为方便分析，删除其他无关的电路：
  S* Y6 ^  W+ A7 q# B: R+ G

sbjze3hvizc640272127.png

& R, d9 F/ ]# j5 Q9 L) qDC-DC原理图与实物电路板的对应关系：
$ m6 `. X8 X3 c* Y" k

wrobnedzfbd640272228.jpg

/ R! c9 D: d6 R- z针对PMU中DC-DC这部分电路，下面我们开始分析“动态调整输出电压”的电路原理。
一、当主控芯片输出的SLEEP_CTL为低电平时
此时三极管Q1不导通：
* O5 v3 G1 W6 Z% `+ Y* i6 [

j0er2mmpwsq640272328.png

电路等效为：

6 y3 }' q8 ~2 F# G; V0 k

4jwzfiy0uvf640272428.png

由于该DC-DC的反馈电压Vfb固定为0.6V，而输出电压VDD12通过反馈电阻R15与R17分压后即为反馈电压Vfb，即有如下公式：

tpkorh1kxuk640272528.png

所以确定了反馈电阻R15与R17的值，也就确定了输出电压VDD12：
/ }% k4 ?0 F  U' @( X

s3rmtkw5zp4640272628.png

. v2 J/ E, S: _. L! z" V可以算出此时VDD12≈1V。
9 J" W2 v! X: U+ O! L3 k二、当主控芯片输出的SLEEP_CTL为高电平时
& L: y7 E) z- z( S, i  f6 o9 [此时三极管Q1导通：

tp5vln13ee5640272728.png

+ t& s& ]* f9 M6 s& J电路等效为：
& x0 f  M8 }* d0 C( X' y  r
/ u# U/ n# h0 G- ~) M; i

z2tk4swzriy640272828.png

这样电阻R18接入成为反馈电阻，与电阻R17并联，对应的公式变为：
) P. V! o9 v1 D5 c5 S

cn2wtkyye5t640272928.png

输出电压VDD12变为：
& }! z# g/ a$ y3 G

gqmljn23ki1640273029.png

实测VDD12输出为1.31V。
至此，通过动态改变DC-DC控制芯片外部的反馈电阻，以调整输出电压的原理分析完毕。
三、快速问答（Fast Question & Answer）
  S6 D, S0 [& t, ]2 d4 E1、为什么要动态调整DC-DC的输出电压？
6 J. P  x5 x& u答：以文中的这块电路板为例，VDD12是主控芯片的内核供电电压，在正常工作时电压要求为1.31V，在休眠（sleep）时降低为1V，故需要动态调整。
2、电容C37的作用是？
) p/ U$ F! d6 M  F

3ywb3vljv0o640273129.png

* n3 s% S6 |0 C# f4 G6 O$ G, V答：电容C37为DC-DC的前馈电容，目的是调整芯片输出电压的响应速度，以后有机会再具体展开分析。
3、电容C38与C39的作用是？
3 ]; s# @+ A9 r$ ?) i

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/ E+ J8 v  a2 q) |1 f  \答：进行电源滤波，它们是滤波电容。
4、三极管Q1可以直接替换为MOS管吗？

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& o: f" Q/ l0 L. T答：可以，而且MOS管型号经常选用2N7002。替换为MOS管可以进一步降低功耗，但是MOS管的价格比三极管高得多。