嵌入式系統中電源電壓的精確控制應用

概要

　　該項目的目標是設計一個高效電源系統，其輸出電壓（VOUT）可以數字調節。為了保證輸出電壓的精確性，采用數字閉環控制，用于修正失調、漂移和負載變化（最大至600mA）的影響。電路包括輸出可調的降壓型控制器、ADC與DAC、電壓基準以及一個微控制器（MCU）。

　　在大多數DC-DC轉換器中，位于FB引腳上的電阻網絡可以調整轉換器的輸出電壓（見圖1）。在本文電路中，利用DAC輸出電壓（VDAC）改變電阻網路的基準電壓，達到調整轉換器輸出（VOUT）的目的。ADC檢測輸出電壓，并將結果送入微處理器。微處理器調整DAC輸出，以控制系統輸出電壓達到預定值。為使電路盡可能簡單，預設輸出電壓通過PC的串行通信口（RS-232）送入微處理器。這個系統在一些需要精確控制供電電壓的嵌入式系統中非常有用。例如為ASIC、DSP或者MCU供電的電源，電源電壓對應于處理器的工作速率。將供電電壓調整到工作速率對應的最小電壓，可以降低處理器功耗。

圖1

　　電路所需器件和開發工具
　　系統的主電源選擇低靜態電流、輸出1.25V～5.5V可調的降壓型調節器MAX1692，它可以提供最大600mA的電流。MAX1692評估板提供了一個經過驗證的電路布局和推薦輸入電容、輸出電容和電感量。MAX1692反饋引腳電阻網絡的偏置由低功耗、12位DAC提供，MAX5302可以提供2.5mA的負載驅動。DAC基準電壓為2.5V。電壓調節器輸出電壓由低功耗、12位ADC（MAX1286）讀取， MAX1286能自動關斷，可以在轉換之間減少電源消耗。ADC基準由高精度5V電壓基準MAX6126 提供。ADC和DAC均采用SPI口通信。高精度電壓基準包括輸出檢測和地檢測引腳，將其連接到ADC的基準和地引腳。這樣可以保證ADC具有最高準度的基準電壓。

圖2 供電系統的模擬部分產生一路負載可達600mA、1.25V～5V可調的高準確度輸出電壓

　　微處理器選擇高速的8051兼容微處理器DS89C420，使用32MHz晶體。該微處理器的絕大多數指令為單指令周期，可以運行在32MIPS。處理器可以由J1口在線編程（見圖3）。DS89C420/430/440/450系列用戶手冊介紹了如何通過PC串行通信口，利用微軟的超級終端（HyperTermina）下載固件。處理器固件用C編寫并可使用免費的Sourceforge Small Devices C編譯器（SDCC）編譯。