这种基于PWM反馈的电源控制策略，你了解吗

原文来自微信官方账号:工程师看海

在电源设计中，环路反馈是一个非常有趣和困难的设计点。在应用程序中，如果我们需要动态调整电源输出，我们该怎么办？虽然增加通信接口很方便，但它会增加成本。工程师今天介绍了一个节约成本的方案：基于PWM让我们来看看反馈的电源控制策略。

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馈点在IC内部

在我们的日常应用过程中，电源反馈点（以下简称反馈点）有两种方案。一是电源输出不变，反馈点集成IC在内部，对于这种普通电源，其输出通常是不可改变的；对于先进的电源，虽然馈点也在IC内部，但可通过软件配置选择不同的输出档位，产生不同的输出电压。

馈点在IC外部

另一种方案是输出可调，通过外部匹配电阻控制输出电压。这一优点是可以根据我们的需要设置匹配电阻，然后控制输出电压。例如，输出电压与电阻之间的关系可以通过以下公式获得。

然而，有一些特殊的应用场景，我们需要根据负载需求实时控制电源的输出电压，因此上述两个馈点的设计不能直接满足我们的需求（一个是馈点IC内部，输出不可调；一是输出设置为外部电阻，电阻固定后输出固定，无法调整）。

在手机设计领域，当发射端发射时，经典的应用场景是无线充电TX和接收端RX当距离稍微变远时，我们需要增加TX通过增加输出功率TX如果电压增加功率，我们能做什么？

有人说选择带通信接口的电源，比如I2C接口、负载和电源通信，当负载需要高压时，让电源增加输出电压，该方案是可行的，但这意味着使用功能更丰富的电源，这将增加成本，是钱啊，在成千上万的出货量面前，一毛钱也是钱！

基于PWM反馈的电源控制策略

所以介绍今天的主角，基于PWM反馈的电源控制策略，输出电压可根据负载要求动态调整，无需增加额外的通信接口，既能满足功能要求，又能降低成本。

该实现方案是在外接馈点的基础上实现的，其原理结构如下图所示。

负载通过一个IO这个引脚连接到电源馈点IO引脚通过PWM动态调整馈点电压，控制输出负载所需的电压。

让我们先看看是否PWM通过反馈调整输出的工作原理，

当电源刚开始时，输出电压将根据馈点匹配，输出电压计算公式如下：

反馈点的电压为：

IC反馈电压将通过误差放大器内部放大Vb与参考电压Vr比较，如果Vb电压低于参考电源Vr，电源IC会增加输出Vo，直到Vb=Vr；

反过来，如果反馈电压Vb高于参考电压Vr，那么电源IC输出电压会降低Vo，直到Vb=Vr；

以上关于电源反馈的讨论和介绍，我在之前的文章中《LDO介绍了基本原理。

https://www.dianyuan.com/eestar/article-1422.html

如果此时负载需要调整电压，则应进行调整pwm调整馈点电压，然后调整空比Vo。

引入PWM反馈调整机制原理

引入PWM如果负载希望前端电源增加，则反馈调整的框图如下Vo，就会减小PWM的占空比，PWM信号占空比减小后，经过RC滤波器获得的直流电平也会减小。直流电平与反馈电压叠加后，使Vb减小，电源IC将Vb与Vr比较后，发现Vb变小(会判定为Vo减少)，会增加Vo，进而使得Vb增加，这个过程一直持续到Vb=Vr；此时，负载得到所需的电压值。

反之亦然：

如果负载希望减少前端电源Vo，就会增加PWM的占空比，PWM信号占空比增加后，RC滤波器获得的直流电平也会增加。直流电平与反馈电压叠加后，会增加Vb增加，电源IC将Vb与Vr比较后，发现Vb变大(会判定为Vo变大)，就会减少Vo，直到Vb=Vr，负载得到所需的电压。

仿真验证

模拟下图线性电源(一般线性电源噪音小，建议实际使用PWM反馈调整时，开关电源优先)，灰色框表示IC本体、外部电阻、电容匹配网络必须仔细计算，下图为参考值。

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当占空比为50%时，电源输出为3.0V。

下图红色为A点PWM频率为10的波形KHz，B点电压波形占50%，蓝色为馈点，是滤波后的结果，Vb大约是2.2V。

当占空比为50%时，红色曲线输出电压Vo大约是3.0V。

我们减小PWM根据前面的分析，其输出电压应该会增加，下面的红色是输出电压Vo，蓝色是馈点电压波形Vb，可以看到，PWM信号过滤后，输出电压Vo比占空比50%时要大，有3.0V上升到3.2V，并稳定在3.2V。

反过来，我们增加了PWM根据上述分析，其输出电压应降低到95%。下图为红色输出电压，蓝色为馈点电压Vb可见，PWM信号过滤后，输出电压随着馈点电压的升高而升高Vo逐渐减少，最终稳定在2.8V。

以上是基础PWM电源控制策略的反馈。

---The end---

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