原文来自公众号：工程师看海
在电源设计中，环路反馈是非常有趣和困难的设计点之一。 在APP情况下，如果需要动态调整电源输出，该怎么办？ 增加通信接口很方便，但会增加成本。 工程师看海今天将介绍一种成本节约方案——基于PWM反馈的电源控制策略。 一起看看吧。
获取模拟文件，公众号“工程师看海”后台回复：电源PWM
馈点在IC内部
在我们日常使用中，电源反馈点(以下简称反馈点)的位置有两种方案。 一个是电源输出不变，馈电点被集成在IC内部，在这种通常的电源中，其输出通常不能变更； 对于高级电源，引脚点也位于集成电路内部，但可以通过软件配置选择不同的输出范围，产生不同的输出电压。
馈点在IC外部
另一个方案是可以调整输出。 具体来说，是通过外置的匹配电阻控制其输出电压。 其优点是可以根据我们的需求，设置匹配电阻，进而控制其输出电压。 例如，如下图所示，输出电压和电阻的关系可通过下式获得。
但是，有特殊的应用场景需要根据负载需求实时控制电源的输出电压。 那么上面两种提要的设计不能直接满足我们的需求。 (一个是馈线在集成电路内部，输出不可调； 一种是输出由外接电阻设定，电阻固定后输出也会固定，无法调节)。
在手机设计领域，典型的应用场景是无线充电。 当发送侧TX和接收侧RX的距离稍微远一点时，我们需要增加TX的输出功率。 如何通过提高TX的电压来增加电力？
据说可以选择带通信连接器的电源(如I2C连接器)，在负载与电源进行通信，负载需要高电压时，向电源增加输出电压，这意味着使用功能更丰富的电源。 这会增加成本。 都是钱啊。 在几万、十几万的出货量面前，一分钱都不值。
基于PWM反馈的电源控制策略
不用增加那么介绍下今天的主角，基于PWM反馈的电源控制策略，通信接口，就可以根据负载要求动态调整输出电压，在满足功能需求的同时降低成本。
该实现方案基于外部馈送点实现，其原理结构如下图所示。
负载通过一个IO引脚和电源馈电点连接，该IO引脚通过PWM动态调整馈电点电压，控制电源输出负载所需的电压。
我们先看下没有PWM时，电源通过反馈调节输出的工作原理，
电源启动后，立即根据供电点匹配电阻输出电压，根据下图的电源框图输出电压计算公式。
反馈点电压：
在IC内部通过误差放大器将反馈电压Vb与参考电压Vr进行比较，当Vb的电压低于参考电源Vr时，电源IC将输出Vo增加到Vb=Vr；
相反，在反馈电压Vb高于基准电压Vr情况下，电源IC降低输出电压Vo直到Vb=Vr；
在过去的文章《LDO基本原理介绍》中更详细地介绍了上述电源反馈的讨论和介绍。
33559 www.dianyuan.com/e estar/article-1422.html
此时，如果负载需要调整电压，则调整pwm占空比，调整馈点电压，然后调整Vo。
引入PWM的反馈调节机制原理
引入PWM的反馈调整的框图为，负载想在前电源上增加Vo时，减少PWM的占空比，当PWM信号的占空比减少时，通过RC滤波得到的直流电平也减少，其直流电平和反馈电压电源IC对Vb和Vr进行比较后，判断Vb变小时Vo增加，Vb增加的过程中，负载为所需的电压值。
反之亦然：
在负载想要减小前置电源的Vo的情况下，当增加PWM的占空比、PWM信号的占空比增加时，通过RC滤波得到的直流电平也增加，将该直流电平和反馈电压重叠而增加Vb，电源IC与Vb、Vb重叠
仿真验证
对下图的线性电源进行了模拟(一般线性电源噪声较小，实际使用PWM反馈调节时，建议优先开关电源)，灰色框内表示IC主体，外部电阻、电容匹配网络仔细计算下图显示了参考值。
获取模拟文件，公众号“工程师看海”后台回复：电源PWM
占空比为50%时，电源输出为3.0V。
style="text-align:center;">下图红色为A点PWM波形，频率为10KHz，占空比为50%，蓝色为馈点B点电压波形，是滤波后的结果，Vb大约是2.2V。
占空比是50%时，红色曲线输出电压Vo大约是3.0V。
我们减小PWM的占空比到5%，根据前文分析，其输出电压应该会增加，下图红色是输出电压Vo，蓝色是馈点电压波形Vb，可以看到，PWM信号被滤波后，输出电压Vo比占空比为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PWM占空比到95%，根据前文分析，其输出电压应该会减小。下图红色是输出电压，蓝色是馈点电压Vb的波形，可以看到，PWM信号被滤波后，随着馈点电压的上升，输出电压Vo逐渐减小，最终稳定在2.8V。
以上就是基于PWM反馈的电源控制策略。
---The end---
限时免费扫码进群，交流更多行业技术
推荐阅读▼
电池、电源
硬件文章精选
华为海思软硬件开发资料
感谢点赞、在看、分享，让知识变得更简单