1 引言

　　数字电位器（dcp）是数控电阻大小的器件，数控的接口方式有直接按键方式、三线接口方式（选片线、方向线、脉冲线）、spi接口方式和i2c接口方式。通常用于校准系统精度和控制系统参数的大小。

　　2 脉宽调制模式

　　早上20世纪60年代，电源的开关调节首先应用在军用电源的设计中。它的优势在于重量轻和效率高，可以控制均衡电量的加载，就是控制均衡电压的供给，通过高速动作的开关量的开和关来实现。如图1所示，加载到电阻器上的平均电压vo(avg)=(ton/t)×vi，这种控制方法就称为脉宽调制模式。本文概述在二种类型dc-dc变换器中数字电位器的应用，包括如何调节反馈电阻来获得输出电压。

　　3 降压型dc-dc变换器

　　图2所示为降压型dc-dc变换器的典型电路，当控制器ic感应到输出电压vo太低时，启动通道上的晶体管q给电感器l充电，同时也对电容器c充电，当输出电压v0上升到一个预定值时，控制器关闭通道上的晶体管q，电感器l和电容器c上获取的能量通过肖特基二极管构成的回路自由释放，从电感器l到电容器c进行有效的能量传输会消耗一部分能量，因此加载在负载上的电压有所下降。

　　以ti公司的tps62000型电路为例，如图3所示，它是低噪声同步降压型dc-dc变换器，内部采用电流模式pwm控制器，工作频率典型值为750khz。在关闭模式下，电流损耗可降低到1μa，非常适合于1节锂离子电池、2节到3节镍铬、镍氢电池或碱性电池。2节电池供电时，输出最大电流为200ma；3节电池供电时，输出最大电流为600ma。


　　tps62000dgs的输出电压可调，通过调整反馈引脚fb的电压值来达到输出电压v0的变化，采用数字电位器来调节反馈引脚fb的电压。在图3中，h为数字电位器可调电阻器的高电压端，l为数字电位器可调电阻器的低电压端，w为数字电位器滑动电压输出端。输出电压的计算公式为v0=0.45v×(1+rh/rl),其中要求rh+rl≤1mω，每次调接的电阻值为1kω。3线接口可设计成单片机控制或按键直接控制（外扩逻辑电路），在减小数字电位器rl的阻值时，输出电压v0会增加。由于该器件是dc-dc降压器件，因此输出电压v0最大值为输入电压vi。

　　当数字电位器调节到rh=82kω,rl=18kω时，输出电压；

　　vo=0.45×(1+82kω/18kω)=2.5v；

　　当数字电位器调节到rh=85kω,rl=15kω时，输出电压

　　vo=0.45v×(1+85kω×15/kω)=3.0v。

　　4 升压型dc-dc变换器

　　图4所示为升压型dc-dc变换器的典型电路，通过控制器ic延长启动晶体管的时间，以增加电感器的峰值电流来达到升压目的。传输作用的计算公式为

　　vo=vin[t/(t-ton)]

　　式中，t为晶体管启动和关闭的周期；t(on)是晶体管启动的周期。

　　以ti公司的tps61030型电路为例，如图5所示，该电路是效率高达96%的同步升压变换器。非常适合于1节锂离子或锂聚合物电池、2节到3节碱性电池、镍铬或镍氢电池，变换产生固定输出电压或可调输出电压，输出电压的调节通过数字电位器调节反馈引脚fb的电压获得。在输入电压最低为1.8v时，输出电压为5v，输出电流最大为1a。升压基于一个固定频率pwm控制器同步开关整流获取高效率。具有关闭电源和过热保护功能。在图5中，h为数字电位器可调电阻器的高电压端，l为数字电位器可调电阻器的低电压端，w为数字电位器滑动电压输出端。反馈引脚fb的电压典型值为500ma，最大允许输出电压为5.5v。输出电压的计算公式为vo=0.5v×(1+rh/rl)。另外，该电路内含电压基准0.5v的电池电压比较器，输入引脚lbi的电压通过电池电压分压获得，分压电阻器r1和r2也可以采用数字电位器调节。

　　以xicor公司的3线接口（cs、u/d、inc）、100抽头x9c104s型电路为例，它的电位器阻值为100kω，每次调节的电阻值为1kω。3线接口可设计成单片机控制或按键直接控制（外扩逻辑电路），在减小数字电位器rl的阻值时，输出电压v0会增加。由于该电路是dc-dc升压型器件，因此输出电压v0最小为输入电压vi。

　　5 小结

　　数字电位器的内部结构如图6所示，它用控制mso管的开关来调节滑动端vw在vh和vl之间多个等值电阻的位置，抽头数越多，等值电阻越多。调整的范围越宽，对dc-dc变换器的输出电压调整幅度越小。

　　数字电位器的优点是调整的精确度高于机械电位器，缺点是线性度有机械电位器好。另外，机械电位器有触点，滑动端长期滑动出现接触问题。而数字电位器没有触点，因而使用寿命和可靠性优于机械电位器。