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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:
DC-DC控制芯片本身一般没有动态调整输出电压的功能。
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:
这块电路板用了PMU芯片。PMU也就是Power Management Unit,即电源管理单元:
对应的原理图如下:
看起来比较凌乱,毕竟是PMU,管理着几路电源,稍显复杂。
本文只要关注PMU中的DC-DC部分,为方便分析,删除其他无关的电路:
DC-DC原理图与实物电路板的对应关系:
针对PMU中DC-DC这部分电路,下面开始分析“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:
电路等效为:
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:
所以确定了反馈电阻R15与R17的值,也就确定了输出电压VDD12:
算出此时VDD12≈1V。
二、当主控芯片输出的SLEEP_CTL为高电平时。
此时三极管Q1导通:
电路等效为:
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:
输出电压VDD12变为:
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)
1、为什么要动态调整DC-DC的输出电压?
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?
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?
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?
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。
四、最后
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下次再见!