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

Anbieter zum Thema

TRACO ELECTRONIC GMBH

Bicker Elektronik GmbH

MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Maxim Integrated Products GmbH

So berechnen Sie den benötigten Spannungsteiler

Für die Ausgangsspannung gilt:

Vout = Vref + VRA

wobei

VRA = IRA · RA

Die am Feedback-Pin anliegende Spannung (Vfb) wird mit der Referenzspannung Vref verglichen. Somit kann man bei eingeschwungener Regelung und sehr hoher Schleifenverstärkung vereinfacht annehmen:

Vfb = Vref = RB · IRB

bzw.

IRB = Vref /RB

Solange der Spannungsteiler weder durch den Spannungsregler noch durch den DAC belastet wird, ist in beiden Widerständen der Strom gleich.

Ein Stromfluss (IDAC) in den DAC hat zur Folge, dass sich im Spannungsteiler die Ströme ändern. Da die Spannung an RB nachgeregelt wird, muss zwangsläufig in RA ein höherer Strom fließen.

Bei einem hochohmigen Feedback-Eingang kann vereinfacht angenommen werden:

IRA = IRB + IDAC

Durch Substitution ergibt sich daraus für die Ausgangsspannung:

Vout = Vref + VRA =

Vref + IRA · RA =

Vref + (IRB + IDAC) · RA =

Vref + Vref (RA/RB ) + IDAC · RA =

Vref + (IRB + IDAC) · RA =

Vref (1 + RA/RB) + IDAC · RA

In diese Gleichung lassen sich nun die Werte für die Referenzspannung, den Widerstandsteiler und den DAC-Strom einsetzen. Nimmt man dafür den minimalen und maximalen Strom, erhält man als Ergebnis den einstellbaren Spannungsbereich der Ausgangsspannung.

Ist der Ausgangsspannungsbereich und die Referenzspannung des Reglers vorgegeben, besteht folgende Abhängigkeit, wobei Vu die kleinste und Vo die größte einstellbare Ausgangsspannung ist:

RA/RB = (Vu/Vref - 1),

RA = (Vo - Vu)/ IDACmax und

Rges = RA (1 + RB/RA).

Als erstes wird das Teilungsverhältnis RA/RB, dann der Widerstand RA und aus RA und dem Kehrwert vom Teilungsverhältnis schließlich der Gesamtwiderstand ermittelt.

Berechnung anhand eines konkreten Schaltungsbeispiels

In den folgenden Berechnungsbeispielen wird die Schaltung im Bild mit dem Abwärts-Wandler MAX5035 und dem DAC MAX5547 zugrunde gelegt. Der MAX5035D hat einen Eingangsspannungsbereich von 7,5 bis 76 V, die Ausgangsspannung kann zwischen 1,25 und 13,2 V liegen und die am Feedback-Pin wirksame Referenzspannung beträgt 1,22 V typisch. Der gewählte DAC hat eine Auflösung von 10 Bit. Für die Stromsenke wurden 1,2 mA als Maximum festgelegt.

Der einstellbare Spannungsbereich soll minimal 3,0 V und maximal 7,5 V betragen. Sicherheitshalber vergrößern wir für die Berechnung den Bereich um ±15%.

Mit den oben aufgeführten Gleichungen erhalten wir auf drei Stellen nach dem Komma gerundet:

RA/RB = ((3,0 - 0,45)/1,22 V -1) = 1,090;

RA = (Vout - Vref · (RA/RB)/IDAC=

(8,625 - 1,22 · (1 + 1,090)/1,2 mA = 5,063 kΩ

und

RB = RA/1,090 = 4,645 kΩ

Wir suchen zu diesen Werten die nächstgelegenen Standardwiderstände und berechnen anhand der Spezifikationen, wie genau der vorgegebene Bereich der Ausgangsspannung eingehalten wird.

(ID:350886)