在電子設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)可調(diào)電壓輸出是許多應(yīng)用的核心需求。代理銷售ADI(亞德諾)旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能為您介紹一種利用按鈕式數(shù)字電位器控制高達(dá)20V電壓的完整解決方案。該方案通過結(jié)合AD5116數(shù)字電位器和ADCMP371比較器，提供了一種簡單而高效的方法，可用于需要可調(diào)電壓輸出的各種場景。

一、AD5116數(shù)字電位器的特性

AD5116是一款高性能的數(shù)字電位器，具有以下顯著特性：

高精度電阻容差：標(biāo)稱電阻容差誤差僅為±8%，確保了輸出電壓的精確控制。

低功耗設(shè)計(jì)：最大功耗僅為2.5μA（在2.7V和125°C條件下），適合低功耗應(yīng)用。

長數(shù)據(jù)保留期：在125°C時(shí)，典型數(shù)據(jù)保留期長達(dá)50年，確保了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。

高寫入周期：支持100萬次寫入周期，滿足頻繁調(diào)整的需求。

寬工作電壓范圍：可在2.3V至5.5V的電源電壓下工作，適應(yīng)多種電源環(huán)境。

內(nèi)置自適應(yīng)去抖器：有效防止誤操作，提高了系統(tǒng)的可靠性。

緊湊封裝：采用2mm×2mm×0.55mm的8引腳超薄LFCSP封裝，節(jié)省空間。

二、電路工作原理

該電路由最高可達(dá)20V的輸入電壓VIN供電。AD5116和ADCMP371的電源電壓VDD可通過穩(wěn)壓器（如ADP121）從VIN生成。輸出電壓VOUT通過反饋網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)頻率控制。具體來說，通過分壓器反饋到比較器，然后與數(shù)字電位器設(shè)置的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果從VOUT獲取的電壓高于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出切換到低電平，阻隔NMOS晶體管T1和PMOS晶體管T2，從而降低VOUT。反之，如果VOUT低于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出切換到高電平，兩個(gè)晶體管切換到導(dǎo)通狀態(tài)，從而增加VOUT。這種基于比較的功能使得晶體管在開啟/關(guān)斷模式下以短脈沖工作，保持低損耗。

隨著數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出電壓的增高，T2關(guān)斷的時(shí)間變長，比較器輸出相應(yīng)增高，提供一系列更高頻率、速度更快的正電源輸出脈沖。如果DAC輸出電壓降低，則情況相反。

AD5116的RDAC寄存器通過按鈕PD和PU進(jìn)行控制。默認(rèn)的上電位置（例如VOUT=0V）可以通過ASE引腳存儲在電位器的EEPROM中。這一功能對于需要固定標(biāo)準(zhǔn)上電電壓的應(yīng)用非常有用。

三、濾波器設(shè)計(jì)

為了獲得平穩(wěn)的輸出電壓VOUT并減少開關(guān)T1和T2導(dǎo)致的紋波，需要使用額外的濾波器電路。在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，需考慮AD5116的最大和最小開關(guān)頻率，以及其工作電壓范圍。對于該電路，開關(guān)頻率范圍約為1.8Hz至500Hz。由于這個(gè)頻率范圍較低，通常需要使用較大的R、L和C值來確定濾波器的截止頻率。然而，濾波器的串聯(lián)電阻和輸出負(fù)載構(gòu)成了一個(gè)分壓器，會降低輸出電壓。因此，在選擇R值時(shí)，應(yīng)選擇相對較低的值，以減少電壓降。

四、應(yīng)用場景

該方案適用于多種需要可調(diào)電壓輸出的應(yīng)用場景，例如：

實(shí)驗(yàn)室電源：提供可調(diào)的直流電源，滿足不同實(shí)驗(yàn)需求。

工業(yè)設(shè)備：為各種工業(yè)設(shè)備提供靈活的電壓控制，優(yōu)化設(shè)備性能。

消費(fèi)電子產(chǎn)品：在需要動態(tài)調(diào)整電壓的設(shè)備中，如可調(diào)光的LED燈具或可調(diào)速的風(fēng)扇，提供精確的電壓控制。

五、總結(jié)

AD5116數(shù)字電位器結(jié)合ADCMP371比較器的解決方案，提供了一種高效、靈活且可靠的可調(diào)電壓輸出方法。其高精度電阻容差、低功耗設(shè)計(jì)、長數(shù)據(jù)保留期以及緊湊封裝，使其成為理想的電壓控制選擇。通過合理的濾波器設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步優(yōu)化輸出電壓的穩(wěn)定性，減少紋波。這一方案不僅滿足了多種應(yīng)用場景的需求，還為工程師提供了一個(gè)簡單易用的電壓控制工具。

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