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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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1 y5 N0 f2 h# x点击上方蓝色字体,关注我们! u; Y3 T5 a/ o5 l; ]( Q6 f
来源于小伙伴提问。+ L+ M3 P* L1 L# p0 V! t% w2 l
8 ]: D+ ^4 v) K( p1 y2 C3 M

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% m. e. A* i9 V6 z$ s6 l; c' {
& e9 K( x) O# p! t5 b1
# M" w& d& Q" p. LLM2596S的基本工作原理
5 [4 d" S$ z% V1 C  Z) oLM2596S是一款开关稳压器,通过内部的反馈机制稳定输出电压。
( i" J5 }$ P& y* Q; R/ \! ?# V) i2 {. N
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。; \+ [6 M6 _. e: I; W# P2 u! l
. l: x) D8 K: w0 I- |0 b$ I
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。* t8 |2 j. i$ L6 ^' I9 w2 f; x
1 x& C. l+ u# ~' X
LM2596S的输出电压公式为:
! n) I# n$ _- j/ d" H

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1 E+ ^$ E# \* @在这个公式中,反馈电压(VFB)是1.23V。
; b" L5 l( w! a6 T# ?; U5 Z
8 z+ q( E" ]) r% ]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。
/ {# K, A: B/ p6 I" f+ z2
+ {  u7 i6 l! D" H- |1 h单片机DAC对VFB的控制
) Y. j6 X" k$ A! \3 C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。
- @+ {! C2 Y( L4 u- p8 x5 u' f% ]  E  X- m/ E
DAC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。
  k" G3 Z& C2 A' e. _0 y& B
; V" f! _; A( t通过这种方式,单片机可以间接调整VFB点的电压。
  `) N! ?4 C* ]! G1 I, z9 @; J) |5 i
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。- P/ y: \4 }: \) S6 L, l

# l. I$ c* }9 D. \于是LM2596S会降低输出的占空比,从而减小输出电压。
# T. u6 i0 G1 f( T6 m2 H, @  z  ]$ L# {
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。6 w5 }# D0 W( N- a
3, G0 q: H; \7 }0 j. r, P  e- E! x
控制过程的详细步骤
# Z  u- O$ m* G7 r, A
  • 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。
    + B( O; a6 z% |8 d9 R, b

    2 e+ g) ]+ g7 B" N$ \4
    ( Z) v& s" ?* ?; e3 o这种控制方式的优点和应用  u( Y! [7 h( N; i
    这种通过DAC间接调节反馈电压的方式具备以下优点:  Y# o( e# H5 E  J9 D) \+ p
  • 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。0 l' T5 m' ^  u) b5 D! c
    1 r3 g- C7 }+ n& F/ h( V" ^
    5
    2 L( K: q6 U; K3 b! b, z: r6 C9 m
    ) P' _2 l' T0 y1 L8 ?注意事项
    + v+ o' X4 e" B! B
  • 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。3 b# X' j) t( e; M# I3 `
    % n9 m! \+ e; n; M. U" B4 c8 ]4 L: B
    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。
    / R1 y6 X4 D3 P) O+ }+ c+ U; L; _. z$ X- `* X2 K1 ?; E- G
    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。  @: B1 L! t# u

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