对称 10 V、1.5 A PWM 编程电源

　　可变稳压电源是设备精良的电子实验室工作台上的便捷工具。产生相反极性的相等电压输出的对称品种更是如此。图 1的对称 0 V 至 10 V、1.5 A 实验室电源版本实现了一个额外方便的技巧：通过单个 PWM 输出进行计算机编程。

　　图 1 LM337、LM317 和 CD4053 联合构成对称 0 至+ 10 V PWM 编程电源。
　　在图 1 的 PWM DAC 接口中，DPST 开关 U1a 和 U1b 接受 10kHz PWM 5V 信号，在 C2 上为 U2 稳压器生成 +1.25V 至 -8.75V“ADJ”控制信号。 Vout = ADJ – 1.25 V，因此 ADJ = 1.25 V 强制输出为零，U3 也随之变化。在跨度的另一端，ADJ = -8.75 V 使它们产生 10 V。电流源 Q1 通过（大部分）消除 65 ?A（典型值）337 ADJ 引脚偏置电流来减少零失调误差。
　　逆变器开关 U1c 通过模拟减法提供有源纹波滤波。其他 PWM 频率可通过按比例缩放滤波器电容 C1 和 C2 来适应。
　　R2 和 R3 建立的反馈环路使 10 V 满量程输出与 U2 的精密内部基准成正比。这使得输出电压成为 PWM 占空因数 DF 的精确函数，其功能（DF 范围从 0 到 1）由...给出
　　输出电压 (+/-) = +/-1.25 DF / (1 – 0.875 DF)　　…如图 2 所示。

　　图 2 Vout（0 至 -10 V 和 +10 V）与 PWM 占空比 DF（0 至 1）的关系。黑色曲线是LM317的Vout = 1.25 DF / (1 – 0.875 DF)。红色曲线是 LM337 的 Vout = -1.25 DF / (1 – 0.875 DF)。

　　图 3绘制了图 2 的反图，产生任何所需 Vout 所需的 PWM DF。图 3任何所需 Vout 所需的 PWM DF。 PWM DF = |Vout| / (0.875 |Vout| + 1.25)。
　　对于相应的8位PWM设置：
　　Dbyte = 255 DF = 255 |Vout| / (0.875 |Vout| + 1.25)　　实际上，如图 4所示，Vout 与 DF 的关系非常接近对数。

　　图 4 DF（x 轴）与 Vout（y 轴）的关系（相当）接近对数函数，这充分利用了有限的 8 位 PWM 分辨率。
　　电源轨输入必须至少为 13V，才能满足 U2 和 U3 的最小余量要求。考虑到 U1 的 20V 绝对最大额定值，负输入限制为最大 15V。
　　U2 的 0 至 -10 V 输出由 Q2、Q3 和 Q4 差分放大器通过反馈至 U3 的 ADJ 输入进行反相，迫使 U3 跟踪 U2。这会产生图 2 中绘制的对称输出。Q5 提供 U3 的最小输出负载，而 R6 则为 U2 提供该工作。
　　当然，U2 和 U3 必须根据其功耗（等于输出电流乘以 Vin 与 Vout 差值）进行充分散热。因此，在高电流和低电压时会产生最大加热（高达 20 W）。