AD5116数字电位器：高效电压控制方案

在电子设计中，实现可调电压输出是许多应用的核心需求。代理销售ADI(亚德诺)旗下全系列IC电子元器件-中芯巨能为您介绍一种利用按钮式数字电位器控制高达20V电压的完整解决方案。该方案通过结合AD5116数字电位器和ADCMP371比较器，提供了一种简单而高效的方法，可用于需要可调电压输出的各种场景。

一、AD5116数字电位器的特性

AD5116是一款高性能的数字电位器，具有以下显著特性：

高精度电阻容差：标称电阻容差误差仅为±8%，确保了输出电压的精确控制。

低功耗设计：最大功耗仅为2.5μA（在2.7V和125°C条件下），适合低功耗应用。

长数据保留期：在125°C时，典型数据保留期长达50年，确保了系统的长期稳定性。

高写入周期：支持100万次写入周期，满足频繁调整的需求。

宽工作电压范围：可在2.3V至5.5V的电源电压下工作，适应多种电源环境。

内置自适应去抖器：有效防止误操作，提高了系统的可靠性。

紧凑封装：采用2mm×2mm×0.55mm的8引脚超薄LFCSP封装，节省空间。

二、电路工作原理

该电路由最高可达20V的输入电压VIN供电。AD5116和ADCMP371的电源电压VDD可通过稳压器（如ADP121）从VIN生成。输出电压VOUT通过反馈网络的开关频率控制。具体来说，通过分压器反馈到比较器，然后与数字电位器设置的基准电压进行比较。如果从VOUT获取的电压高于基准电压，比较器输出切换到低电平，阻隔NMOS晶体管T1和PMOS晶体管T2，从而降低VOUT。反之，如果VOUT低于基准电压，比较器输出切换到高电平，两个晶体管切换到导通状态，从而增加VOUT。这种基于比较的功能使得晶体管在开启/关断模式下以短脉冲工作，保持低损耗。

随着数模转换器（DAC）输出电压的增高，T2关断的时间变长，比较器输出相应增高，提供一系列更高频率、速度更快的正电源输出脉冲。如果DAC输出电压降低，则情况相反。

AD5116的RDAC寄存器通过按钮PD和PU进行控制。默认的上电位置（例如VOUT=0V）可以通过ASE引脚存储在电位器的EEPROM中。这一功能对于需要固定标准上电电压的应用非常有用。

三、滤波器设计

为了获得平稳的输出电压VOUT并减少开关T1和T2导致的纹波，需要使用额外的滤波器电路。在设计滤波器时，需考虑AD5116的最大和最小开关频率，以及其工作电压范围。对于该电路，开关频率范围约为1.8Hz至500Hz。由于这个频率范围较低，通常需要使用较大的R、L和C值来确定滤波器的截止频率。然而，滤波器的串联电阻和输出负载构成了一个分压器，会降低输出电压。因此，在选择R值时，应选择相对较低的值，以减少电压降。

四、应用场景

该方案适用于多种需要可调电压输出的应用场景，例如：

实验室电源：提供可调的直流电源，满足不同实验需求。

工业设备：为各种工业设备提供灵活的电压控制，优化设备性能。

消费电子产品：在需要动态调整电压的设备中，如可调光的LED灯具或可调速的风扇，提供精确的电压控制。

五、总结

AD5116数字电位器结合ADCMP371比较器的解决方案，提供了一种高效、灵活且可靠的可调电压输出方法。其高精度电阻容差、低功耗设计、长数据保留期以及紧凑封装，使其成为理想的电压控制选择。通过合理的滤波器设计，可以进一步优化输出电压的稳定性，减少纹波。这一方案不仅满足了多种应用场景的需求，还为工程师提供了一个简单易用的电压控制工具。

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