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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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* I# S% w* z5 S3 L4 i) v点击上方蓝色字体,关注我们9 R: k9 U  J4 C% H( j8 b
来源于小伙伴提问。4 m$ k) Y0 q  U6 `1 s
* y+ a: x, s) m) `" R

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- A1 p8 n, F: ?6 E
  Q. v! H% \$ b( W
1* N2 C  t% Q! s1 L, x2 R
LM2596S的基本工作原理
9 D: o+ _% w. oLM2596S是一款开关稳压器,通过内部的反馈机制稳定输出电压。2 T- p; ~, f* v
2 z3 C5 Y/ x( G0 r
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。
. Q/ p8 l* M% @: U, n. l
1 E) G+ S. s2 X6 ~! ?! [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。6 q5 i: V0 l3 [( N

1 ]+ B# S4 f: a- [. b6 hLM2596S的输出电压公式为:
9 z, h2 R8 ~) |! P8 y

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8 j7 g. V/ @/ w- W, k; V在这个公式中,反馈电压(VFB)是1.23V。8 t7 x' t+ S4 g( x* f
% i  k0 `  P3 P' k  g7 y% 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。
  r: v3 C9 I8 d9 h: S3 E% m2
) a5 r% C2 k1 y4 R( d5 k( _$ N( U单片机DAC对VFB的控制% o8 f; D& n! {1 C; G8 c7 M/ D. l
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。
# |9 k4 l, U7 j, }' p+ Z4 |
8 }# |' L& [) w/ c2 |" [+ ADAC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。, ~# t  F$ U: l! g

+ q! v, I1 Z- U+ |8 w3 _. T) x% L& L$ G通过这种方式,单片机可以间接调整VFB点的电压。
: D0 W% s# Y3 T6 i% I; C+ M& _! ]- J) T7 J
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。( \+ K$ R1 z  L; W- y6 ~& ]

2 Y! `3 x: b0 z* ?于是LM2596S会降低输出的占空比,从而减小输出电压。9 Y* Y8 [* S& r5 N: }/ {

5 w5 X/ L) C! T4 X# a5 E& F9 I, a7 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。3 @6 c6 G3 s2 c- E  m' p
3
9 O3 a. V5 T, ?6 M  [7 [$ D+ Y5 ]2 l控制过程的详细步骤. z0 r- b" C- i  L: e1 ^6 \
  • 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。- G/ S, X/ D& V+ i

    2 L% r2 I% w) v4 s$ c& ?' y, S2 ^4& w8 C+ u4 u" w9 }! `% k" D
    这种控制方式的优点和应用8 g5 g' e, z3 c, |' c# i. O( j
    这种通过DAC间接调节反馈电压的方式具备以下优点:1 z- v8 T( S  O9 ^! r8 M7 i* o
  • 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。9 G! h2 }" r. O5 D6 `
    3 B' c+ Z7 W0 F" R
    51 Y+ O( w0 r; V
    2 F$ {% W  Q6 e8 u3 g2 B
    注意事项3 {3 T+ ]1 P9 t& c
  • 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。( y& v( ~6 k, i0 I/ C8 o

    2 d! z- Q, Z% V4 b2 T( T/ k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。% ^8 x+ V, g; n" h
    8 Y" C/ l* u' j7 t
    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。, h4 |8 D! ~* r. L7 y9 i2 K

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    - D, ^! Z' V( V0 g( x. t: r+ H7 f0 S点击阅读原文,更精彩~
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