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» 2020年04月23日 11時00分 公開

負の出力電圧を動的に調整する「ミッシングリンク」電源設計のヒント(2/3 ページ)

[Pradeep Shenoy(Texas Instruments),EDN Japan]

PWM信号を使用したVADJの生成

 VADJを生成する簡単な方法の1つは、抵抗コンデンサーローパスフィルターを通るPWM(パルス幅変調)信号を供給することです。PWM信号は、マイコンやその他のデジタルチップが出力できます。PWM信号のデューティ比を調整することで、VADJを変化させます。ただし、この方法を使って反転昇降圧コンバーターの負出力電圧を動的に調整するのは、降圧コンバーターICのローカルグランドが、システムグランド(0V)ではなく負出力電圧(-VOUT)に等しいため、難しい作業になることがあります。恐らく、前述のIOピンへのインタフェース接続と同様に、レベルシフト回路も必要になるでしょう。図3をご覧ください。

図3:グランド基準のPWM信号を使用してVADJを生成するには、レベルシフト回路が必要 出典:Texas Instruments

 図4に、このアプリケーションのレベルシフト回路の例を示します。この回路は、システムグランド(0V)を基準とするPWM信号を、ICのグランド(-VOUT)を基準とするPWM信号に変換します。

図4:このレベルシフト回路の例では、ディスクリート部品を使用してグランド基準からIC基準(-VOUT)にPWM信号を変換 出典:Texas Instruments

 PWMソースは、PチャンネルMOSFETをオンまたはオフにします。PチャンネルMOSFETがオンになると、NチャンネルMOSFETゲートの電圧が閾値電圧を超え、NチャンネルMOSFETがオンになります。すると、VPWMは-VOUTにプルダウンされます。逆にPチャンネルMOSFETがオフになると、NチャネルMOSFETがオフになり、抵抗RPUによってVPWMはVBIASにプルアップされます。

 VBIASは、「LM4040」(Texas Instruments製)のような高精度シャントレギュレーターを使って生成できますが、このレギュレーターは、-VOUTおよび、抵抗を介してVINに接続されます。図3に示されるように、RFLTとCFLTはローパスフィルターとして機能し、VADJを生成します。そして、RADJを流れる電流が、出力電圧を調整することになります。

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