Вместо традиционного подхода с поддержкой ЦАП с помощью усилителя для повышения выходной мощности в этой схеме используется менее проторенный путь. Она объединяет регулятор положительного напряжения LM317 с простым 8-битным ШИМ ЦАП, позволяя уверенно получить на выходе 11 В при токе 1.5 А. Таким образом, схема сохраняет простоту и одновременно использует встроенные функции защиты (от перегрева и перегрузки) этого проверенного временем шедевра Боба Пиза. Точность ее выходного напряжения определяется гарантированной точностью ±2% внутреннего источника опорного напряжения микросхемы LM317, делая схему надежно независимой от капризов как 5-вольтовой логической шины питания, так и входящего напряжения источника питания.
На Рисунке 1 показано, как это работает.
 | |
| Рисунок 1. | Регулятор в сочетании с КМОП коммутатором HC4053 образует мощный 16-ваттный ШИМ ЦАП. |
Однополюсные двухпозиционные КМОП коммутаторы U1b и U1c, принимая 5-вольтовый сигнал ШИМ частотой 10 кГц, формируют для регулятора U2 управляющий сигнал «ADJ» от 0 В до 9.75 В через цепи обратной связи с резисторами R1, R2 и R3. Входной сигнал ШИМ связан по переменному току, так что U1 может «плавать» относительно выхода U2. Коммутатор U1c вырабатывает инверсию сигнала ШИМ, обеспечивая активное подавление пульсаций, как описано в статье «Подавитель пульсаций ШИМ ЦАП с аналоговым вычитанием» [1].Обратите внимание, что для оптимизации вычитания пульсаций и точности ЦАП должно выполняться соотношение R1||R2 = R3.
Однако эта обратная связь делает выходное напряжение нелинейной функцией коэффициента заполнения ШИМ (D) в соответствии со следующим выражением:
Это показано на Рисунке 2.
 | |
| Рисунок 2. | Зависимость выходного напряжения VOUT (от 1.25 В до 11 В) от коэффициента заполнения ШИМ D (от 0 до 1). |
На Рисунке 3 показана зависимость, обратная зависимости на Рисунке 2, дающая значение коэффициента заполнения ШИМ, необходимое для получения заданного напряжения VOUT.
 | |
| Рисунок 3. | Зависимость, обратная зависимости на Рисунке 2. |
Соответствующая 8-битная уставка ШИМ DBYTE работает следующим образом:
Поскольку напряжение полной шкалы VFS
возможны и другие варианты конструкции, помимо 11 В. 11 В – это максимум, соответствующий допустимым режимам HC4053, но возможно увеличение и до 20 В, если в качестве U1 использовать коммутатор CD4053B с металлическими затворами. Однако не забывайте о требовании R3 = R1||R2.
Напряжение шины питания V+ может быть любым от минимального значения VFS + 3 В для обеспечения минимального запаса по питанию U2 до 40 В, в соответствии с максимально допустимым напряжением микросхемы LM317. Точность ЦАП не пострадает благодаря превосходному коэффициенту подавления пульсаций питания этой микросхемы, хотя, конечно, КПД может снизиться.
Регулятор U2 должен иметь теплоотвод достаточного размера, соответствующий выделяемому теплу, равному выходному току, умноженному на разность между V+ и VOUT. При больших токах и низком напряжении VOUT возможно достижение двузначных значений мощности.