数控电源

如果要让电源输出“可控”,本质上就是两件事:

  1. 先生成一个可调参考值
  2. 再让电源闭环跟着这个参考值走

对负载来说,最重要的不是“你怎么调”,而是输出最终能不能稳定下来。

负载敏感场景通常需要一个稳定的降压闭环

1. 从 PWM 生成参考电压

LED 可以直接用 PWM 调亮度;大电流负载则可以让 MCU 的 PWM 去驱动 MOS 管;但如果负载对输入电压很敏感,就需要更稳定的直流电源。

这类场景里,常见做法是先通过降压电路得到基础电压,再把“可调”这件事放到反馈侧去完成。

通过控制环参数或参考值,可以让输出电压可调

2. 让输出电压跟着参考值变化

一种直接的思路,是让 MCU 输出 PWM,再经过低通滤波得到稳定的模拟参考电压。

如果把反馈网络写成理想形式,可以近似理解为:

$$
V_{out} = V_{ref}\left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right)
$$

也就是说,只要参考值变了,输出就会跟着变化。

基于 LM2596 这类降压芯片时,也可以把反馈脚纳入闭环控制:

把反馈引脚纳入控制回路,是数控电源最直接的做法之一

3. 进一步做成数控

如果要把输出调节做得更平滑,可以把运放配置成积分或补偿结构,让控制量变化更稳定。

加入积分或补偿环节后,输出调节会更平滑

再往前一步,就是把 PWM 转成模拟电压,再送入反馈环路:

PWM 加低通滤波可以在没有 DAC 的情况下生成参考电压

4. 小结

数控电源的关键,是要把参考源、反馈环和功率级一起看。只要闭环逻辑清楚,PWM、DAC、运放和降压芯片都可以组合成可用方案。