DC/DC-Wandler Wie sich der Ausgangsspannungsbereich mit einem D/A-Wandler einstellen lässt

Was tun, wenn ein Schaltwandler nicht den benötigten Spannungsbereich abdeckt? Wir verraten Ihnen, wie sich der gewünschte Einstellbereich mithilfe eines D/A-Wandlers realisieren lässt, worauf Sie dabei achten müssen und wie sich die gewonnenen Erkenntnisse auf andere analoge Schaltungen übertragen lassen.

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Um Rechnerkerne energiesparend betreiben zu können, wurden Spannungsregler entwickelt, bei denen die Ausgangsspannung in kleinen Schritten elektronisch eingestellt werden kann. In manchen Fällen erfüllen Standardregler jedoch nicht die gewünschten Anforderungen oder es ist ein deutlich größerer Spannungsbereich notwendig.

Hat man einen Step-Down-Wandler gefunden, der zwar die geforderte Leistung liefert, aber nicht digital einstellbar ist, kann man mit einem D/A-Wandler (DAC) am Referenz- oder Feedbackeingang in die Regelschleife des Wandlers eingreifen. In diesem Beitrag vermittelt die notwendigen Berechnungsgrundlagen und zeigt an konkreten Beispielen, wie sich der gewünschte Einstellungsbereich realisieren lässt. Eine Gegenüberstellung einer Reglerausführung mit konventionell berechneten Widerständen und einer Lösung mit Präzisions-Spannungsteilern gibt Aufschluss über die erzielbare Genauigkeit.

Wie man mit einem D/A-Wandler den Regler austrickst

Ist ein Referenzspannungseingang vorhanden, lassen sich DC/DC-Schaltregler und LDOs an diesem Eingang leicht einstellen. Wenn die Referenzspannung mit einem DAC erzeugt wird, kann die Ausgangsspannung des Reglers dann von einem Mikrocontroller oder Prozessor digital gesteuert werden.

Ist kein Referenzeingang verfügbar, muss der Feedbackeingang beeinflusst werden, indem man dem Feedback-Pin über einen Spannungsteiler einen Teil der Ausgangsspannung zuführt. Dort wird die Spannung mit einer Referenzspannung verglichen und die Regelschleife des Wandlers sorgt für eine Ausgangsspannung, die im festen Verhältnis zu der Vergleichsspannung steht. Die kleinste einzustellende Ausgangsspannung entspricht in der Regel der Referenzspannung.

Im Gegensatz zu 3-Punkt-Reglern arbeiten fast alle anderen Regler mit einer gegen Masse bezogenen Referenzspannung. Da die Referenzspannung meist <3 V ist, kann man digital auf die Ausgangsspannung einwirken, indem man normale DACs nutzt, die für niedrige Versorgungsspannungen ausgelegt sind (Bild).

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