在電子設計中，實現可調電壓輸出是許多應用的核心需求。代理銷售ADI(亞德諾)旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能為您介紹一種利用按鈕式數字電位器控制高達20V電壓的完整解決方案。該方案通過結合AD5116數字電位器和ADCMP371比較器，提供了一種簡單而高效的方法，可用于需要可調電壓輸出的各種場景。

一、AD5116數字電位器的特性

AD5116是一款高性能的數字電位器，具有以下顯著特性：

高精度電阻容差：標稱電阻容差誤差僅為±8%，確保了輸出電壓的精確控制。

低功耗設計：最大功耗僅為2.5μA（在2.7V和125°C條件下），適合低功耗應用。

長數據保留期：在125°C時，典型數據保留期長達50年，確保了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。

高寫入周期：支持100萬次寫入周期，滿足頻繁調整的需求。

寬工作電壓范圍：可在2.3V至5.5V的電源電壓下工作，適應多種電源環(huán)境。

內置自適應去抖器：有效防止誤操作，提高了系統(tǒng)的可靠性。

緊湊封裝：采用2mm×2mm×0.55mm的8引腳超薄LFCSP封裝，節(jié)省空間。

二、電路工作原理

該電路由最高可達20V的輸入電壓VIN供電。AD5116和ADCMP371的電源電壓VDD可通過穩(wěn)壓器（如ADP121）從VIN生成。輸出電壓VOUT通過反饋網絡的開關頻率控制。具體來說，通過分壓器反饋到比較器，然后與數字電位器設置的基準電壓進行比較。如果從VOUT獲取的電壓高于基準電壓，比較器輸出切換到低電平，阻隔NMOS晶體管T1和PMOS晶體管T2，從而降低VOUT。反之，如果VOUT低于基準電壓，比較器輸出切換到高電平，兩個晶體管切換到導通狀態(tài)，從而增加VOUT。這種基于比較的功能使得晶體管在開啟/關斷模式下以短脈沖工作，保持低損耗。

隨著數模轉換器（DAC）輸出電壓的增高，T2關斷的時間變長，比較器輸出相應增高，提供一系列更高頻率、速度更快的正電源輸出脈沖。如果DAC輸出電壓降低，則情況相反。

AD5116的RDAC寄存器通過按鈕PD和PU進行控制。默認的上電位置（例如VOUT=0V）可以通過ASE引腳存儲在電位器的EEPROM中。這一功能對于需要固定標準上電電壓的應用非常有用。

三、濾波器設計

為了獲得平穩(wěn)的輸出電壓VOUT并減少開關T1和T2導致的紋波，需要使用額外的濾波器電路。在設計濾波器時，需考慮AD5116的最大和最小開關頻率，以及其工作電壓范圍。對于該電路，開關頻率范圍約為1.8Hz至500Hz。由于這個頻率范圍較低，通常需要使用較大的R、L和C值來確定濾波器的截止頻率。然而，濾波器的串聯(lián)電阻和輸出負載構成了一個分壓器，會降低輸出電壓。因此，在選擇R值時，應選擇相對較低的值，以減少電壓降。

四、應用場景

該方案適用于多種需要可調電壓輸出的應用場景，例如：

實驗室電源：提供可調的直流電源，滿足不同實驗需求。

工業(yè)設備：為各種工業(yè)設備提供靈活的電壓控制，優(yōu)化設備性能。

消費電子產品：在需要動態(tài)調整電壓的設備中，如可調光的LED燈具或可調速的風扇，提供精確的電壓控制。

五、總結

AD5116數字電位器結合ADCMP371比較器的解決方案，提供了一種高效、靈活且可靠的可調電壓輸出方法。其高精度電阻容差、低功耗設計、長數據保留期以及緊湊封裝，使其成為理想的電壓控制選擇。通過合理的濾波器設計，可以進一步優(yōu)化輸出電壓的穩(wěn)定性，減少紋波。這一方案不僅滿足了多種應用場景的需求，還為工程師提供了一個簡單易用的電壓控制工具。

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