Ako zrealizovať návrh inteligentného riadiaceho spínaného zdroja
Inteligentný riadiaci prepínač dizajnu napájacieho zdroja, od samotného riadenia výkonu, existuje niekoľko spôsobov ovládania. Jedným z nich je, že jednočipový mikropočítač vydáva napätie (cez DA čip alebo režim PWM), ktoré sa používa ako referenčné napätie napájacieho zdroja. Táto metóda iba nahrádza pôvodné referenčné napätie jednočipovým mikropočítačom a hodnotu výstupného napätia napájacieho zdroja je možné zadať pomocou tlačidiel. Jednočipový mikropočítač sa nezapája do spätnoväzbovej slučky napájacieho zdroja a obvod napájania sa príliš nemení. Tento spôsob je najjednoduchší.
Druhým je rozšírenie AD jednočipového mikropočítača, priebežná detekcia výstupného napätia zdroja, úprava výstupu DA podľa rozdielu medzi výstupným napätím zdroja a nastavenou hodnotou, ovládanie PWM. čip a nepriamo riadia prácu napájacieho zdroja. Týmto spôsobom bol jednočipový mikropočítač pridaný do spätnoväzbovej slučky napájacieho zdroja, ktorý nahradil pôvodné porovnávacie a zosilňovacie prepojenie, a program jednočipového mikropočítača musí prijať komplikovanejší PID algoritmus. Tretím je rozšírenie AD jednočipového mikropočítača, nepretržitá detekcia výstupného napätia napájacieho zdroja a výstup PWM vĺn podľa rozdielu medzi výstupným napätím napájacieho zdroja a nastavenou hodnotou a priame riadenie práce. napájacieho zdroja. Jednočipový mikropočítač tak najviac zasahuje do práce napájania.
Tretím spôsobom je najdôkladnejšie ovládanie jednočipovým mikropočítačom inteligentným ovládacím spínačom, no má aj najvyššie požiadavky na jednočipový mikropočítač. Vyžaduje sa, aby prevádzková rýchlosť jednočipového mikropočítača bola rýchla a aby mohol vydávať PWM vlnu s dostatočne vysokou frekvenciou. Takýto mikrokontrolér je samozrejme drahý. Rýchlosť jednočipového mikropočítača DSP je dostatočne vysoká, ale súčasná cena je tiež veľmi vysoká. Vzhľadom na cenu tvorí veľkú časť nákladov na napájanie, preto nie je vhodný na použitie. Medzi lacnými jednočipovými mikropočítačmi je séria AVR najrýchlejšia a má PWM výstup, o čom možno uvažovať. Pracovná frekvencia jednočipového mikropočítača AVR však stále nie je dostatočne vysoká a dá sa len ťažko využiť. Poďme si konkrétne vypočítať, na akej úrovni dokáže mikrokontrolér AVR priamo riadiť spínaný zdroj.
V mikrokontroléri AVR je taktovacia frekvencia až 16MHz. Ak je rozlíšenie PWM 10 bitov, potom frekvencia vlny PWM, teda prevádzková frekvencia spínaného zdroja je 16000000/1024=15625 (Hz), a to zjavne nestačí aby spínaný zdroj pracoval na tejto frekvencii (v audio rozsahu). Potom vezmite rozlíšenie PWM ako 9 bitov a pracovná frekvencia spínaného zdroja je tentoraz 16000000/512=32768 (Hz), čo je možné použiť mimo frekvenčného rozsahu zvuku, ale stále existuje určitá vzdialenosť od prevádzková frekvencia moderných spínaných zdrojov. Treba však poznamenať, že 9-bitové rozlíšenie znamená, že cyklus zapnutia a vypnutia výkonovej elektrónky sa dá rozdeliť na 512 častí. Čo sa týka zapnutia, za predpokladu, že pracovný cyklus je 0,5, sa dá rozdeliť len na 256 častí. Vzhľadom na nelineárny vzťah medzi šírkou impulzu a výstupom napájacieho zdroja je potrebné ho zložiť aspoň na polovicu, to znamená, že výstup napájacieho zdroja je možné ovládať maximálne na 1/128, bez ohľadu na zmenu záťaže alebo zmenu napájacieho napätia môže stupeň ovládania dosiahnuť tento bod len do. Všimnite si tiež, že existuje iba jedna vlna PWM, ako je opísané vyššie, čo je práca s jedným koncom. Ak sa vyžaduje prevádzka push-pull (vrátane polovičného mostíka), sú potrebné dve vlny PWM a vyššie uvedená presnosť ovládania sa zníži na polovicu a možno ju ovládať len na približne 1/64.
Môže spĺňať požiadavky na použitie pre zdroje energie s nízkou spotrebou, ako je nabíjanie batérie, ale nestačí pre zdroje energie, ktoré vyžadujú vysokú presnosť výstupu. Suma sumárum, mikrokontrolér AVR je možné použiť len neochotne na spôsob priameho PWM riadenia. Avšak druhá metóda riadenia návrhu inteligentného riadiaceho spínača uvedená vyššie, to znamená, že jednočipový mikropočítač upravuje výstup DA, riadi PWM čip a nepriamo riadi prácu napájacieho zdroja, ale nemá také vysoké požiadavky na jednočipový mikropočítač a jednočipový mikropočítač série 51 je kompetentný. Cena MCU série 51 je stále nižšia ako cena AVR. Nevýhodou konštrukcie inteligentného ovládacieho spínača je, že dynamická odozva nie je dostatočná. Výhodou je flexibilné prevedenie, ako ochrana a komunikácia, kombinácia jednočipových a pwm čipov. Je tiež ťažké dosiahnuť jednocyklové riadenie. Takže si myslím, že jednočipový mikropočítač môže dokončiť niektoré flexibilné analógové nastavenia a je za tým čip Pwm, ktorý dokončí nejakú prácu. Videl som článok s použitím mikrokontroléra CPLD plus na ovládanie.
Všetci vieme, že cena CPLD a náročnosť vývoja nie sú v žiadnom prípade porovnateľné s jednočipovými mikropočítačmi, tak prečo to robí? Dôvodom je, ako povedal autor, pretože šírka PWM jednočipového mikropočítača je malá, čo má za následok nízku presnosť, ktorá nemôže spĺňať požiadavky systému. Autor tiež uviedol, že v týchto prípadoch je nepochybne ideálnou voľbou aplikácia off-chip PWM obvodu. Na realizáciu PWM si vybral čip CPLD. Navrhujem: na realizáciu ešte použiť pôvodný riadiaci čip spínaného zdroja. Nie je to len nízka cena, ale tiež je ľahké implementovať ochranné funkcie, ako je jednocyklová detekcia prúdu. Nepotrebujeme digitálne ovládanie kvôli digitálnemu ovládaniu. Vyššie uvedené je návrh inteligentného ovládacieho spínača, prosím priateľov, aby sa zapojili do diskusie a opravte ma.
