Analog Tipp Ausgangsspannung von Spannungsreglern dynamisch anpassen

Redakteur: Kristin Rinortner

Um die Akkulebensdauer zu verlängern, steuern moderne Prozessoren Taktfrequenz und Versorgungsspannung entsprechend des Bedarfs an Rechenleistung. Im Idle-Mode oder bei Teillast werden Taktfrequenz...

Firma zum Thema

Um die Akkulebensdauer zu verlängern, steuern moderne Prozessoren Taktfrequenz und Versorgungsspannung entsprechend des Bedarfs an Rechenleistung. Im Idle-Mode oder bei Teillast werden Taktfrequenz und Spannung abgesenkt um Energie zu sparen. Die bei PCs üblichen Schaltregler mit 4 bis 6 Bit breiten Schnittstellen zum Einstellen der Spannung kommen mit ihren Ausgangsströmen >50 A für Embedded-Applikationen mit deutlich niedrigerem Strombedarf meist nicht in Frage. Beispielsweise muss die Core-Spannung beim ADSP-BF531 aus der Blackfin-Familie in 50-mV-Schritten von 0,8 bis 1,2 V mit einer Toleranz von 25 mV eingestellt werden. Zusätzlich ist eine Begrenzung der Ausgangsspannung per Hardware auf max. 1,2 V gefordert, um bei Softwarefehlern den Prozessor zu schützen. Kosten und Platzbedarf der Stromversorgung sollen so klein als möglich sein.Die Schaltung, s. Bild, zeigt den ADP3051, einen Abwärtsregler mit Synchrongleichrichtung und integrierten Schaltern. Er liefert am Ausgang bis 500 mA, einstellbar von 0,8 bis 5,5 V. Die Ausgangsspannung wird über einen Spannungsteiler vom Ausgang (nach der Spule) nach Masse eingestellt. Das Digitalpotenziometer AD5258 mit 64 Stufen und einem Nominalwert von 5 k? bildet den oberen Widerstand R1, der untere Widerstand R2 hat einen Wert von 10 k?. Der ADP3051 vergleicht die Spannung am Feedback-Pin mit der internen 0,8-V-Referenz und regelt damit das Tastverhältnis. Die Ausgangsspannung entspricht damit Uout = (R1+R2)/R2*Uref.Widerstandsverhältnisse lassen sich mit Digitalpotenzio-metern sehr gut einstellen, allerdings ist der absolute Wert nicht sehr genau. Die Konfiguration mit dem Festwiderstand R2 wurde gewählt, um die Ausgangsspannung wie gewünscht per Hardware auf 1,2 V zu begrenzen. Der tatsächliche Widerstandswert ist in einem Register des Potis hinterlegt, der Prozessor liest über die I2C-Schnittstelle den Wert aus und korrigiert die Spannung über einen einfachen Algorithmus. Die korrekte Einstellung des AD5258 kann im EEPROM des Digitalpotenziometers abgelegt werden, damit beim Einschalten die richtige Spannung am Prozessor anliegt.

(ID:165053)