LTC6992 模拟Analog转PWM输出

一、基础介绍

作用

LTC6992 根据输入的模拟信号电压,输出不同占空比的PWM信号;

特性

  • 脉冲宽度调制 (PWM) 由简单的 0V 至 1V 模拟输入控制

  • 四个可用选项定义占空比限制

    • 最小占空比为 0% 或 5%

    • 最大占空比为 95% 或 100%

  • 频率范围:3.81Hz 至 1MH

用途

  • PWM 伺服环路

  • 风扇控制器

  • 加热器控制

  • LED 调光控制

  • 便携式和电池供电设备

二、功能和配置

了解功能和配置之前,我们理一下做这件事的动机:

我有一个PWM控制的设备,需要一个简单的PWM信号来控制该设备,并且要求PWM信号输出频率占空比可调。而且输入的信号一定是 模拟信号 Analog;

那么,我们带着我们需要的1个输入AnalogVolt两个目标输出Freq+DutyCycle去探寻该芯片的使用方法。

引脚图

芯片共6个管脚,外围电路简单,具体如下:

  • V+ :电源输入,范围是2.25V至5.5V,应使用 0.1μF 电容将其直接旁路至 GND 引脚。

  • DIV: 极性+分频器配置。DIV 引脚电压 (VDIV) 在内部转换为 4 bit(16种配置)的设置位(DIVCODE),DIVCODE映射到极性和分频器的配置。 极性是指输出的 PWM 信号是否反转。分频器是在设置频率时选择合适的分频系数,下文有对如何选择分频系数做介绍。

  • SET:频率设置输入。SET 引脚 (VSET) 上的电压调节为高于 GND 1V。来自 SET 引脚 (ISET) 的电流量可设定主振荡器频率。ISET 电流范围为 1.25μA 至 20μA。如果 ISET 降至约 500nA 以下,输出振荡将停止。连接在 SET 和 GND 之间的电阻器是设置频率的最准确方法。为获得最佳性能,请使用精度为 0.5% 或更佳的金属或薄膜电阻器,以及温度系数为 50ppm/°C 或更佳的电阻器。对于精度较低的应用,可以使用廉价的 1% 厚膜电阻。

  • MOD: 脉冲宽度调制输入。MOD 引脚上的电压控制输出占空比。线性控制范围介于 0.1•VSET 和 0.9•VSET 之间(约 100mV 至 900mV)。超出这些限制时,输出将钳位在 5% 或 95%,或停止振荡(占空比为 0% 或 100%),具体取决于芯片型号(后缀-1)

  • GND:接地;

  • OUT:振荡器输出。OUT 引脚从 GND 摆动到 V+,输出电阻约为 30Ω。占空比由 MOD 引脚上的电压决定。当驱动 LED 或其他低阻抗负载时,应使用串联输出电阻将源/吸收电流限制为 20mA。
    在这里插入图片描述

总结来说, 上述引脚提供如下功能:占空比控制、频率配置、极性设置、分频器配置。接下来对这些功能选项逐一介绍。

占空比DutyCycle控制

MOD引脚上,输入 0-1V 的模拟信号,则在OUT会输出对应相应范围的占空比PWM信号。
在这里插入图片描述

MOD 引脚上的电压控制输出占空比。线性控制范围介于 0.1•VSET 和 0.9•VSET 之间(约 100mV 至 900mV)。超出这些限制时,输出将钳制在 5% 或 95%,或停止振荡(占空比为 0% 或 100%),具体取决于版本。

芯片代号差异

在这里要注意的是,不同芯片代号之间,输出的DutyCycle占空比范围不同,如果你需要**0-100%**的调节范围,请选择LTC6992-1而不是其他型号,如表格所示:
在这里插入图片描述

频率配置

SET引脚连接一个电阻控制频率,硬件配置极其简单;
在这里插入图片描述

现在就根据我们的目标频率,去找到合适的R_Set,而频率和电阻R_Set的关系如公式所示,可以看出要想确定R_Set,需要先根据自己的频率去设置N_Div 分频系数(见"极性+分频器配置"小节),拿到合适的N_Div 以后,再回来计算相应的R_Set.
在这里插入图片描述

极性+分频器配置

引脚的电压配置了极性和分频器,把输入的电压映射到16个可配置选项中来控制极性和分频,我们常常使用电阻分压来设置该配置,如图所示:
在这里插入图片描述

我们根据对极性和频率的需求选择相应的电阻R1和R2即可;在这里插入图片描述

三、应用案例-散热风扇控制器

以常见的3线/4线风扇控制器为例,目标频率20-25kHz,占空比0-100%,反转极性,即0V对应100%PWM,设计硬件电路如下(电路图的网络引脚标注有误,左侧的两个PWM_OUT应该改为Analog_Volt):
在这里插入图片描述

首先选择分频器系数,25Khz且反转极性(POL=1),查表对应d DEVICECODE = 13,N_Div为16, R1=182K,R2=976K,在上述原理图中,对应电阻R3设置为182K,R2设置为976K。
在这里插入图片描述

那么接下来SET引脚设置具体频率,转换公式如下
在这里插入图片描述

R_Set = 1Mhz*50k/16/25Khz = 125K

综上所述,计算得到的电阻如下:

R3 = 128K

R2 = 976K

R6 = 125K

这样,我们就完成了风扇PWM控制电路的设计;

Ref

LTC6992-1-6992-2-6992-3-6992-4.pdf

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