每個開關(guān)電源都有一個集成誤差放大器。它可能是圖 1 所示的普通運算放大器，也可能是跨導(dǎo)放大器。其功能始終相同，輸出電壓調(diào)節(jié)的實現(xiàn)方式也相同。誤差放大器將反饋分壓器 (VFB) 的電壓與其內(nèi)部參考 (VREF) 進(jìn)行比較，并設(shè)置占空比 (PWM)，使差值為零。由于參考電壓通常在幾百毫伏到 1 伏的范圍內(nèi)，因此輸出電壓由反饋分壓器 (R1、R2) 分壓。在誤差放大器的輸入 (FB) 和輸出 (COMP) 之間連接有補償網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計，它可確保在所有線路和負(fù)載條件下良好地調(diào)節(jié)輸出電壓。
　　　　圖 1：誤差放大器
　　這些外部組件通常是固定的，因為轉(zhuǎn)換器設(shè)計用于非可變輸出電壓。通過將外部電壓 (VADJ) 施加到具有定義電阻 (R3) 的誤差放大器的反饋，將注入額外的電流，該電流通過低側(cè)電阻 (R2) 流到 GND，從而導(dǎo)致額外的電壓降。這意味著，運算放大器輸入 (FB) 上的電壓上升，誤差放大器降低占空比以使其回到其參考電壓的值。這種方法稱為“模擬”，因為使用模擬電壓來調(diào)節(jié)輸出電壓。實施得當(dāng)，電源的輸出電壓與模擬調(diào)節(jié)電壓成比例。
　　一個簡短的例子顯示了三個電阻的計算。
　　最小輸出電壓：VOUT min = 5.0V
　　最大輸出電壓：VOUT max = 12.0V
　　最小調(diào)整電壓：VADJ min = 0.0V
　　最大調(diào)整電壓：VADJ max = 3.3V
　　參考電壓：VREF=0.6V
　　當(dāng) VADJ 設(shè)置為 0.0V 時，電阻 R3 實際上與 R2 并聯(lián)。這意味著輸出電壓具有最大值。當(dāng) VADJ 設(shè)置為 5.0V 時，電阻 R3 會產(chǎn)生額外的電流，該電流會疊加到 R1 的電流上。在這種情況下，輸出電壓達(dá)到其最小值。重要的是要記住，最小輸出電壓受參考電壓限制，不能低于此值。
　　可以通過四個步驟輕松確定這三個電阻：
　　首先，需要選擇流經(jīng)高端電阻 R1 的最小電流 (I R1,min )。極低的電流容易受噪聲影響，而極高的電流會造成不必要的損耗。典型值為 100?A，本例中也使用了該值。
　　現(xiàn)在，計算分壓器的高端電阻。
　　`R_1=(VOUT_(“min”)-VREF)/I_(R1,min)`
　　`R_1=(5.0 V-0.6 V)/(100 μA)=44.0 kΩ`
　　選擇最接近的數(shù)值 44.2 kΩ。
　　下一步是計算電阻器 R3，它將外部電壓與誤差放大器的反饋連接起來。
　　`R_3=(R_1?“VADJ”_（“max”）)/(VOUT_（“max”）-VREF-R_1?I_（R1，min）)``R_3=(44.2 kΩ?3.3 V)/(12.0 V-0.6 V-44.2 kΩ100A)=20.9 kΩ`選擇最接近的 21.0 kΩ 值
　　由于 R1 和 R3 已知，因此可以確定缺失的電阻器 R2。
　　`R_2=(R_1R_3VREF)/(R_3VOUT_(“最大值”)-R_3VREF-R1VREF)``R_2=(44.2 kΩ?21.0 kΩ?0.6 V)/(21.0 kΩ?12.0 V-21.0 kΩ0.6 V-44.2 kΩ?0.6 V)=2.62 kΩ`選擇最接近的數(shù)值 2.61 kΩ。
　　用于調(diào)節(jié)電源輸出電壓的外部電壓可以通過多種方式產(chǎn)生。最常見的是使用平滑的PWM信號或數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的輸出，如圖2所示。
　　圖 2：模擬電壓產(chǎn)生
　　第一種方法通常被使用，因為它非常簡單且便宜。如果需要可調(diào)輸出電壓，通常系統(tǒng)中的某個地方會有一個微控制器。具有脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 功能的輸出會產(chǎn)生矩形波形，該波形由低通濾波器濾波以將其轉(zhuǎn)換為平均直流電壓。為了實現(xiàn)平滑的模擬電壓，低通濾波器的帶寬應(yīng)低于 PWM 信號頻率一個十倍或更少?？烧{(diào)輸出電壓的步長直接取決于 PWM 信號的分辨率。
　　另一種方法是使用 DAC5311 之類的 DAC。如果需要不同的可調(diào)電源軌，并且微控制器上的 PWM 輸出數(shù)量有限，則可以通過 SPI 總線并行控制多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器。此處的步長還取決于 DAC 的分辨率。該系列數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率從 8 位（DAC5311）到 16 位（DAC8411），因此它可以滿足開關(guān)電源可調(diào)輸出電壓分辨率的任何需求。
　　數(shù)字化方法
　　對于“數(shù)字”方法，數(shù)字信號（例如微控制器的輸出）可用于直接改變電源的輸出電壓，而無需通過 DAC 等繞行。其背后的想法非常簡單。通過改變高側(cè)電阻（R1）或低側(cè)電阻（R2）的電阻，可以操縱輸出電壓。
　　值得注意的是，高側(cè)電阻會影響補償，更準(zhǔn)確地說，會影響增益。如果改變此電阻的值，補償網(wǎng)絡(luò)的增益會發(fā)生變化，這會導(dǎo)致不穩(wěn)定，并根據(jù)輸出電壓產(chǎn)生不同的行為。除此之外，由于它是浮動的，而不是接地的，因此也不容易改變其電阻。
　　更好的方法是操縱低側(cè)電阻。它對補償沒有影響，因此轉(zhuǎn)換器的行為將始終保持不變。可以通過邏輯電平 FET 切換的附加電阻與固定低側(cè)電阻 (R2) 并聯(lián)。
　　圖 3 中的示例顯示了具有兩位的所謂 VID 接口（動態(tài)電壓識別）。如果 FET由微控制器的數(shù)字輸出驅(qū)動，則相應(yīng)的電阻器將與固定電阻器 R2 并聯(lián)切換。總電阻減小，因此輸出電壓增加。使用兩位，可以設(shè)置四個不同的電壓水平。根據(jù)需求，可以添加更多步驟?！　ID接口

　　圖 3：VID 接口
　　對于這個例子，再次使用模擬方法的規(guī)范：
　　首先，需要選擇流過高端電阻 R1 的最小電流 (I R1,min )。這里也使用 100?A。
　　現(xiàn)在，計算分壓器的高端電阻。
　　`R_1=(VOUT_("min")-VREF)/I_("R1,min")`
　　`R_1=(5.0 V-0.6 V)/(100 μA)=44.0 kΩ`
　　選擇最接近的數(shù)值 44.2 kΩ。
　　R2 是固定低側(cè)電阻，始終連接在誤差放大器的反饋和地之間。
　　`R_2=(R_1?VREF)/(VOUT_(“min”)-VREF)`
　　`R_2=(44.2 kΩ?0.6 V)/(5.0 V-0.6 V)=6.03 kΩ`選擇最接近的數(shù)值 6.04 kΩ。
　　步驟數(shù)取決于 VID 接口的位數(shù)。例如，四位 (0、1、2、3) 可啟用 16 個步驟。單個步驟使用以下公式計算。
　　`VSTEP=(VOUT_(“max”)-VOUT_(“min”))/(2^(“BITS”)-1)``VSTEP=(12.0V-5.0V)/(2^4-1)=467mV`
　　理論上，必須對每個位進(jìn)行此計算，因此本例中計算了四次（BIT 0、1、2、3）。但僅對位 0 進(jìn)行此計算就足夠了，然后對其他三個剩余值僅使用 1/2、1/4 和 1/8。
　　`R_(2,BITx)=1/((VOUT_("min")+2^("BIT")?VSTEP-VREF)/(R_1VREF)-1/R_2 )``R_(2,BIT0)=1/((5.0V+2^0?467 mV-0.6 V)/(44.2 kΩ0.6 V)-1/(6.04 kΩ))=55.7 kΩ`選擇最接近的數(shù)值 56.2 kΩ。
　　通過四個可切換電阻與固定電阻 R2 并聯(lián)，輸出電壓可在 5.0V 至 12.0V 之間分 16 級設(shè)置?！　】梢允褂脭?shù)字電位器（例如圖 4 所示的 TPL0401A-10）來實現(xiàn)類似但集成度更高的解決方案。

　　圖4：數(shù)字電位器
　　電位器 RPOT 與低側(cè)電阻 R2 串聯(lián)，由 I2C 或 SPI 控制。該特定設(shè)備有 128 個抽頭，因此其功能類似于具有 7 位的離散 VID 接口。重要的是不要將其用作反饋分壓器本身，否則，高側(cè)電阻將根據(jù)輸出電壓而變化，從而對補償產(chǎn)生影響，如開頭所述。
　　數(shù)字模擬方法
　　第三種方法是“數(shù)字模擬”，它結(jié)合使用了上述兩種解決方案。它基于德州儀器的 LM10011V VID 可編程電流 DAC。該設(shè)備有四個邏輯輸入，其驅(qū)動方式與數(shù)字方法中所述相同。該設(shè)備的輸出不是電壓，而是電流，它直接饋入分壓器的低側(cè)電阻 R2，如圖 5 所示。與模擬方法類似，這個 0 至 59.2A 范圍內(nèi)的可編程電流會在低側(cè)電阻上產(chǎn)生額外的電壓降，從而控制電源的輸出電壓?！　M10011 VID 可編程電流 DAC

　　圖 5：LM10011 VID 可編程電流 DAC
　　它既可以 4 位模式使用，也可以 6 位模式使用，從而分別提供 16 和 64 個步驟來調(diào)整輸出電壓。與分立設(shè)置相比，它的優(yōu)勢在于解決方案尺寸更小，并且與 TI 的 TMS320 DSP 兼容，后者可根據(jù)負(fù)載自主控制其電源電壓。
　　結(jié)論
　　通常，電源僅提供固定輸出電壓。但在某些應(yīng)用中，有必要或希望在一定范圍內(nèi)改變此電壓。本文介紹了將此功能擴展到幾乎所有電源的三種不同方法。幾乎可以使用任何信號，如 PWM、簡單邏輯、SPI/I2C 或?qū)Ｓ?VID 接口。輸出電壓的變化速度主要取決于轉(zhuǎn)換器的帶寬，而較少取決于控制電路。