Diferentes formas de controlar digitalmente una SMPS ajustable

Question

Quiero hacer un SMPS regulable a pilas para utilizarlo en situaciones en las que no puedo tener un enchufe cerca, por lo que me gustaría tener más información o sugerencias sobre este tema. El chip SMPS en el que me estoy basando es un LM2733 .

La fuente de alimentación sería una LiPo, con salida de voltaje de 3V a 25V, y como máximo 500mA.

Hay algunas maneras que creo que puedo controlar un chip SMPS digitalmente: una es un pote digital controlado con un MCU vía SPI o I2C. Un pote de 1024 pasos me daría 20mV de paso, que es más que suficiente. Lo que he visto en las hojas de datos es que los potes sólo son capaces de ir hasta 5V para la resistencia digital. ¿Sería un factor limitante en un diseño de este tipo? Esta forma parece la más sencilla y menos exigente por lo que veo.

Otra forma sería usar un DAC, pero no estoy seguro si tendría que ir más rápido que la velocidad de conmutación del SMPS, porque en las hojas de datos siempre veo los divisores de tensión antes del condensador de salida. El problema es que no sé qué quiere ver el pin de retroalimentación. ¿Quiere la rampa completa de subida y bajada del inductor y la compara con la tensión de referencia, o sólo encuentra la tensión media de cada ciclo?

Sé que es similar a {esta pregunta} pero estoy buscando algo más de información o discusión.

Answer 1

El pin de retroalimentación espera una tensión de error de CC, con algunas cosas habituales (ondulación, ruido, etc.). El bucle de tensión analógica está limitado por el ancho de banda, de modo que sólo se utiliza la información útil para determinar el ciclo de trabajo del convertidor.

La forma más fácil es utilizar una salida DAC y una resistencia en serie para hundir o generar una cantidad de corriente en el nodo FB. El tamaño de la resistencia de inyección determinará el rango de ajuste. El voltaje de referencia del FB es de 1.23V, así que mientras el DAC pueda ir por encima y por debajo de esa referencia, puedes controlar el voltaje tanto hacia arriba como hacia abajo.

Esto es el equivalente digital de tener la resistencia inferior ajustable.

Answer 2

¿Qué te parece añadir varias resistencias de fondo al divisor de realimentación y conmutar una de ellas (o varias a la vez) a masa con una matriz NPN para conmutar la tensión de salida?

EDIT: Deberías ser capaz de hacer esto sólo con los pines GPIO normales ya que realmente no deberían ver más de 1,23V (el voltaje de retroalimentación) para que puedan funcionar como interruptores de colector abierto/drenaje.

Answer 3

Después de leer la hoja de datos, voy a aventurar una conjetura. El chip espera 1,23V en el pin FB cuando la salida está en el nivel deseado. Normalmente esto se establece mediante un divisor resistivo, pero no creo que sea demasiado problema generarlo con un D/A. Sin embargo, la resistencia de 13.3K parece ser importante, así que la dejaría ahí pero quitaría la otra resistencia que se conecta al voltaje de salida y básicamente la sustituiría por tu combo microcontrolador/DAC.

I piense en que todo lo que tendrías que hacer es asegurarte de que la salida del DAC es de 1,23V cuando el voltaje de salida está donde tú quieres. Para mantener las cosas realistas, probablemente querrás hacer que la salida del DAC imite un divisor resistivo - simplemente divide la tensión de salida del SMPS por un número mágico que te dé 1,23V en el pin FB cuando tengas la tensión de salida deseada.

Sin embargo, tienes razón al cuestionar la rapidez con la que tienes que actualizar el DAC. Mientras que la frecuencia de conmutación del SMPS es de 600KHz o 1,6MHz esto NO es el ancho de banda del bucle de control en el chip. No veo mucho en la hoja de datos sobre lo que es, pero sí menciona el uso de CF para poner un cero en la raíz-locus a 8KHz. Así que por suposición diría que intentes cambiar tu DAC a 10KHz - cada 100us si es posible.

Answer 4

No estoy seguro de lo comprometido que estás con el LM2733. Es posible que desee buscar un chip que proporcione el control de la tensión de salida por separado de la ruta de retroalimentación principal. Por ejemplo, LT3495 . Esto le permitirá ajustar el voltaje sin preocuparse por lo que está haciendo a la estabilidad del regulador.