在電子設(shè)備的供電系統(tǒng)中，電源管理芯片扮演著 “電力調(diào)控中樞” 的關(guān)鍵角色，它負(fù)責(zé)將輸入電壓穩(wěn)定、精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)換為設(shè)備各模塊所需的輸出電壓。而參考點(diǎn)電壓作為電源管理芯片內(nèi)部的 “基準(zhǔn)標(biāo)尺”，其數(shù)值變化會直接導(dǎo)致輸出電壓隨之改變。這一現(xiàn)象背后，涉及芯片內(nèi)部的反饋控制機(jī)制、基準(zhǔn)電壓源特性以及功率調(diào)節(jié)模塊的協(xié)同作用，本文將從原理層面深入剖析這一過程。

一、電源管理芯片與參考點(diǎn)電壓的基本概念

要理解兩者的關(guān)聯(lián)，首先需要明確電源管理芯片和參考點(diǎn)電壓的核心定義與功能。電源管理芯片(Power Management IC，簡稱 PMIC)是一種集成化的電力管理器件，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等電子系統(tǒng)中，主要功能包括電壓轉(zhuǎn)換(如 DC-DC 降壓、升壓)、電流限制、過熱保護(hù)等，其核心目標(biāo)是為負(fù)載提供穩(wěn)定、可靠的電能供應(yīng)。

而參考點(diǎn)電壓，又稱基準(zhǔn)電壓(Reference Voltage)，是電源管理芯片內(nèi)部一個精度極高、穩(wěn)定性極強(qiáng)的電壓信號源。它相當(dāng)于芯片判斷輸出電壓是否達(dá)標(biāo)的 “標(biāo)準(zhǔn)刻度”，通常由專用的基準(zhǔn)電壓電路(如帶隙基準(zhǔn)源)生成，具備低溫漂、低噪聲、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在正常工作狀態(tài)下，芯片會將輸出電壓與參考點(diǎn)電壓進(jìn)行實(shí)時對比，通過反饋調(diào)節(jié)確保輸出電壓始終貼合設(shè)計目標(biāo)。

二、核心原理：反饋控制機(jī)制的閉環(huán)調(diào)節(jié)

改變參考點(diǎn)電壓能影響輸出電壓的核心邏輯，在于電源管理芯片普遍采用的 “閉環(huán)反饋控制” 機(jī)制。這一機(jī)制類似恒溫空調(diào)的工作原理 —— 空調(diào)設(shè)定溫度(參考點(diǎn)電壓)決定了室內(nèi)實(shí)際溫度(輸出電壓)，當(dāng)設(shè)定溫度改變時，空調(diào)會自動調(diào)節(jié)制冷 / 制熱功率，使室內(nèi)溫度向新的設(shè)定值靠攏。電源管理芯片的反饋調(diào)節(jié)過程，可分為三個關(guān)鍵步驟：

(一)輸出電壓采樣

電源管理芯片會通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)(采樣電路)對輸出電壓進(jìn)行實(shí)時 “監(jiān)測”。例如，在降壓型 DC-DC 芯片中，輸出電壓經(jīng)過兩個串聯(lián)電阻 R1 和 R2 分壓后，會產(chǎn)生一個采樣電壓 Vsampling，其計算公式為：Vsampling = Vout × (R2 / (R1 + R2))。這個采樣電壓會被輸送到芯片內(nèi)部的比較器，作為判斷輸出電壓是否達(dá)標(biāo)的 “依據(jù)”。

(二)與參考點(diǎn)電壓比較

芯片內(nèi)部的比較器會將采樣電壓 Vsampling 與參考點(diǎn)電壓 Vref 進(jìn)行實(shí)時對比。在正常工作狀態(tài)下，芯片會通過反饋調(diào)節(jié)使采樣電壓等于參考點(diǎn)電壓(即 Vsampling = Vref)，此時輸出電壓 Vout 可由分壓公式推導(dǎo)得出：Vout = Vref × (R1 + R2) / R2。從這個公式可以清晰看出，當(dāng)參考點(diǎn)電壓 Vref 發(fā)生變化時，即使分壓電阻 R1 和 R2 不變，輸出電壓 Vout 也會隨之成比例改變。

例如，若原本參考點(diǎn)電壓 Vref=1.2V，分壓電阻 R1=10kΩ、R2=2kΩ，那么輸出電壓 Vout=1.2V × (10kΩ+2kΩ)/2kΩ=7.2V。若將參考點(diǎn)電壓調(diào)整為 1.5V，其他參數(shù)不變，則輸出電壓會變?yōu)?1.5V × (10kΩ+2kΩ)/2kΩ=9V，直接驗(yàn)證了參考點(diǎn)電壓對輸出電壓的決定性影響。

(三)誤差信號與功率調(diào)節(jié)

當(dāng)參考點(diǎn)電壓改變后，采樣電壓與新的參考點(diǎn)電壓會產(chǎn)生偏差，比較器會將這個偏差轉(zhuǎn)化為誤差信號，并輸送到芯片內(nèi)部的控制模塊(如 PWM 控制器)。控制模塊會根據(jù)誤差信號的大小和方向，調(diào)整功率開關(guān)管(如 MOS 管)的導(dǎo)通時間或開關(guān)頻率，進(jìn)而改變電感、電容等儲能元件的充放電狀態(tài)，最終使輸出電壓向新的參考點(diǎn)電壓對應(yīng)的目標(biāo)值靠攏，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)。

例如，當(dāng)參考點(diǎn)電壓升高時，采樣電壓會暫時低于新的參考點(diǎn)電壓，比較器輸出的誤差信號會促使 PWM 控制器增加功率開關(guān)管的導(dǎo)通時間，使電感儲存更多能量，輸出電壓隨之升高，直到采樣電壓再次與新的參考點(diǎn)電壓相等，系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

三、關(guān)鍵支撐：參考點(diǎn)電壓的精度與穩(wěn)定性

參考點(diǎn)電壓之所以能成為輸出電壓的 “基準(zhǔn)標(biāo)尺”，其自身的精度和穩(wěn)定性至關(guān)重要。電源管理芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓源(如帶隙基準(zhǔn)源)會通過特殊的電路設(shè)計，抵消溫度變化、電源波動等外部因素對參考點(diǎn)電壓的影響，確保其數(shù)值在寬溫度范圍和輸入電壓波動下保持穩(wěn)定。

若參考點(diǎn)電壓本身存在漂移或噪聲，即使分壓網(wǎng)絡(luò)和反饋電路設(shè)計合理，輸出電壓也會出現(xiàn)偏差。因此，在高精度供電場景(如工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備)中，芯片廠商會采用更高精度的基準(zhǔn)電壓源，甚至允許外部接入更穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓芯片，以進(jìn)一步提升輸出電壓的精度 —— 這也從側(cè)面印證了參考點(diǎn)電壓對輸出電壓的核心影響。

四、實(shí)際應(yīng)用與注意事項(xiàng)

在實(shí)際電路設(shè)計中，工程師有時會通過調(diào)整參考點(diǎn)電壓來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的靈活調(diào)節(jié)。例如，在某些可調(diào)輸出的電源管理芯片中，廠商會預(yù)留外部引腳(如 ADJ 引腳)，允許用戶通過外接電阻或數(shù)字信號改變內(nèi)部參考點(diǎn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可編程控制。這種設(shè)計廣泛應(yīng)用于需要多檔位電壓供電的場景，如通信設(shè)備的不同模塊供電、鋰電池充電電路的不同階段電壓控制等。

但需要注意的是，參考點(diǎn)電壓的調(diào)整并非無限制。一方面，芯片內(nèi)部的功率器件(如開關(guān)管、電感)存在額定電壓和電流限制，過高的參考點(diǎn)電壓可能導(dǎo)致輸出電壓超出器件承受范圍，引發(fā)過熱、燒毀等故障;另一方面，參考點(diǎn)電壓的調(diào)整范圍也受限于基準(zhǔn)電壓源的設(shè)計，例如帶隙基準(zhǔn)源的輸出電壓通常在 0.6V-2.5V 之間，超出這個范圍可能導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓源失效，無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的反饋調(diào)節(jié)。

五、總結(jié)

改變電源管理芯片參考點(diǎn)電壓會改變輸出電壓的原理，本質(zhì)是 “閉環(huán)反饋控制機(jī)制” 的必然結(jié)果。參考點(diǎn)電壓作為輸出電壓的 “基準(zhǔn)標(biāo)尺”，通過與采樣電壓的實(shí)時對比，形成誤差信號并驅(qū)動功率模塊調(diào)節(jié)，最終使輸出電壓與參考點(diǎn)電壓成比例匹配。這一過程不僅體現(xiàn)了電子系統(tǒng)中 “反饋調(diào)節(jié)” 的核心思想，也為工程師靈活設(shè)計供電方案提供了理論依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，需結(jié)合芯片參數(shù)、負(fù)載需求和安全規(guī)范合理調(diào)整參考點(diǎn)電壓，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。