电源芯片可调电压输出的实现方案

1固定电阻式

为了更形象更具体的描述电源芯片的可变电压输出功能，以LM2596电源芯片为例说明，详细阐述它的固定电阻式威廉希尔官方网站 设计过程。

LM2596电源芯片

查看数据手册规格书，LM2596电源芯片属于带有输出电压可调功能的降压式DC-DC电源芯片，最大输入VIN电压为40V，输出电压范围可以达到1.23V~37V，输出电流能力1A；芯片的引脚定义

Pin1引脚VIN：芯片的电源输入引脚；

Pin2引脚ON：芯片的使能控制引脚，低电平有效；

Pin3引脚GND：芯片的参考地引脚；

Pin4引脚FB：芯片的输出反馈引脚，调节输出电压功能；

Pin5引脚OUT：芯片的电压输出引脚；

了解完LM2596电源芯片的基本威廉希尔官方网站 功能以及芯片引脚定义，其典型应用威廉希尔官方网站 图

LM2596应用威廉希尔官方网站 图

在LM2596电源芯片应用威廉希尔官方网站 图中，电阻R2与电阻R3的作用就是实现电压输出的可调功能；输出的可调电压与电阻R2和电阻R3的阻值量化关系

Vout=Vref*（1+R2/R3）

其中Vref=1.23V，R3的阻值被限定在1K~5K范围内；

工程师调节电阻R2与电阻R3的阻值比例关系，就可以达到改变电源芯片LM2596电压输出的幅值；举例说明

电阻R2的阻值为3.1K，电阻R3的阻值为1K，电压输出的幅值则是5.0V；

电阻R2的阻值为7.44K，电阻R3的阻值为1K，电压输出的幅值则是12.0V；

电阻R2的阻值为18.6K，电阻R3的阻值为2K，电压输出的幅值则是15.0V；

这就是工程师通过不同阻值的电阻，实现可变电压的输出效果；虽然这种威廉希尔官方网站 设计方案能达到功能，但也存在一些缺陷，具体表现为

在实际项目开发中，电阻R2与电阻R3的阻值一旦被确定下来，LM2596电源芯片的输出电压就被相应的唯一确定，无法调节变更；换言之，LM2596电源芯片的电压输出可调功能，是利用电阻R2与电阻R3的阻值可调关系，假如电阻R2与电阻R3的阻值被固定，电压的输出可调功能也就被固定，不再具有可调功能，失去了可调效果；

这也是为什么此威廉希尔官方网站 设计可以被称之为固定电阻式方案的原因。

2可变电阻式

相比较固定电阻式方案存在的不足，可变电阻式方案就能克服它的缺点，就能较好地解决这个存在的不足之处。

工程师可能会心存疑问，什么是可变电阻式方案？可变电阻式方案是如何解决固定电阻式这个方案缺陷的呢？仍然以电源芯片LM2596的应用威廉希尔官方网站 图为案例说明

既然LM2596电源芯片的输出电压可调功能，是可以通过调节两个固定电阻R2与电阻R3的阻值实现，那么假如工程师选用滑动变阻器来代替电阻R2呢？效果会是如何呢？

在LM2596电源芯片的应用威廉希尔官方网站 图中，将滑动变阻器取代电阻R2，电阻R2的阻值就可以“自由”地被工程师修改调节，而非像固定电阻式一样，一旦阻值被确定，则不能再修改，被固定在威廉希尔官方网站 中了；

一个基本的威廉希尔官方网站 常识，滑动变阻器的阻值，是随着上面的滑动触点位置改变而改变的，触点位置不同，滑动变阻器呈现的阻值也不同。

为了更好的适应小体积尺寸的威廉希尔官方网站 设计要求，工程师可以选择数字电位器芯片TPL0401代替传统体积较大且需要手动调节的滑动变阻器。

喜欢追根溯源的工程师，威廉希尔官方网站 设计水平不会差；在详细向工程师介绍可变电阻式威廉希尔官方网站 方案之前，首先需要对数字电位器芯片TPL0401做个基本的认识。

数字电位器芯片TPL0401是一个具有128位置分辨率的可调电阻器，最大输出阻值为10K，与单片机的通讯接口为IIC方式。

数字电位器芯片TPL0401引脚定义

TPL0401芯片引脚定义图

Pin1引脚VDD：芯片的电源输入引脚；

Pin2引脚GND：芯片的参考地引脚；

Pin3引脚SCL：芯片的IIC串口通信时钟信号引脚，IIC通讯功能；

Pin4引脚SDA：芯片的IIC串口通信数据信号引脚；IIC通讯功能；

Pin5引脚W：芯片的电阻阻值输出引脚；

Pin6引脚H：芯片的电阻工作端引脚；

了解完数字电位器芯片TPL0401的基本功能后，再来看一下它的简化威廉希尔官方网站 应用图，更容易地有效帮助工程师理解

TPL0401芯片简化威廉希尔官方网站 图

在数字电位器芯片TPL040简化威廉希尔官方网站 图中，左边SCL与SDA直接连接单片机的IIC通讯接口，芯片的W引脚与H引脚短接，直接代替电源芯片LM2596的应用威廉希尔官方网站 图中的电阻R2。

由电源芯片LM2596与数字电位器芯片TPL0401共同组成的威廉希尔官方网站 ，就是可变电阻式方案。

可变电阻式方案

工程师可以通过单片机的软件程序，借助IIC通讯，控制并调节数字电位器TPL0401芯片W脚输出的电阻阻值，依据电源芯片LM2596的输出电压关系式

Vout=Vref*（1+R2/R3）=Vref*（1+D/（128*R3））

其中Vref=1.23V，R2为数字电位器TPL0401芯片的输出电阻阻值D/128，受单片机软件程序控制，D为单片机通过IIC控制输出的二进制所对应的数字值，工程师就实现了电源芯片LM2596的输出电压可调功能。

至此，工程师相信理解了可变电阻式的威廉希尔官方网站 设计方案原理和它的详细设计过程。之所以称之为可变电阻式方案，主要是因为数字电位器TPL0401输出的电阻阻值是由单片机控制，属于自由可变更改调节的范畴。

研究可变电阻式威廉希尔官方网站 方案，也并非十全十美，与固定电阻式方案一样，也存在一些遗憾缺陷之处。主要包含两个方面：

其一：数字电位器芯片TPL0401输出的电阻阻值D/128，为非连续值，属于离散型，原因是D为单片机通信的二进制值，所以输出的电压不具有连续性；

其二：数字电位器芯片TPL0401与单片机的工作电源，需要额外的电源芯片提供，这是因为电源芯片LM2596输出的电压在可调的过程中，可能不适合提供其他芯片供电；

3可编程式

在综合分析固定电阻式与可变电阻式两个威廉希尔官方网站 方案后，可以得出的基本结论：

电源芯片的可调电压输出功能，其威廉希尔官方网站 的设计方案依据是输出的电压量化关系式，参考为

Vout=Vref*（1+R2/R3），其中Vref为电源芯片的参考电压；

固定电阻式方案是通过调节电阻R2与电阻R3阻值的比例关系，实现输出电压的可调功能；可变电阻式方案是单片机通过软件程序控制数字电位器芯片TPL0401输出的电阻阻值，实现输出电压的可调功能；这两种方案均是通过改变电阻的关系，达到威廉希尔官方网站 设计的功能。

除了这种改变电阻的关系，能达到这种输出电压的可调功能之外，是否存在其他的完全不同的方式，也能达到输出电压的可调功能呢？

能回答这种问题的工程师，至少证明离升职加薪又进了一步，恭喜恭喜~~~

可编程式的威廉希尔官方网站 设计方案就能解决与回答这个问题，它的核心设计方案是通过调节电源芯片的参考电压Vref值，实现输出电压的可调功能。

以MPS电源芯片MP8864为案例，进行深入的剖析

3.1电源芯片MP8864基本特性

电源芯片MP8864，是一个具有IIC通信功能的数字稳压器，也属于降压型的DC-DC电源芯片，最大输入电压为21V，输出电流为4A；电源芯片内部的参考电压Vref，具有软件编程可控性，且Vref参考电压幅值变化范围为0.6V~1.87V，以10mV的步进修改调整；

3.2电源芯片MP8864应用威廉希尔官方网站 图

在电源芯片MP8864应用威廉希尔官方网站 图中，输出的电压依旧遵从之前的关系式

电源芯片MP8864应用威廉希尔官方网站 图

Vout=Vref*（1+R1/R2），Vref为芯片的参考电压值；单片机借助于IIC通信接口，与电源芯片MP8864保持信息数据交换，可以实现控制电源芯片的内部参考电压Vref的幅值，继而达到了输出电压的可调功能效果。

一言以蔽之，工程师利用单片机的软件程序具有可编程性，通过IIC通讯方式，修改调整电源芯片的内部参考电压Vref幅值，实现输出的电压可调功能，这就是可编程式威廉希尔官方网站 设计方案。

可编程式威廉希尔官方网站 方案，同样也存在一些不足缺陷之处

a，威廉希尔官方网站 设计成本，相比较固定电阻式与可变电阻式要高出一些；

b，与可变电阻式类似，单片机需要额外的电源芯片供电；
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