Kako realizovati dizajn inteligentnog upravljačkog prekidačkog napajanja
Inteligentni kontrolni prekidač dizajna napajanja, od samo kontrole izlazne snage, postoji nekoliko metoda upravljanja. Jedan je da mikroračunar sa jednim čipom daje napon (preko DA čipa ili PWM moda), koji se koristi kao referentni napon napajanja. Ova metoda samo zamjenjuje originalni referentni napon mikrokompjuterom s jednim čipom, a vrijednost izlaznog napona napajanja može se unijeti pomoću dugmadi. Mikroračunalo s jednim čipom se ne uključuje u povratnu petlju napajanja, a krug napajanja se ne mijenja mnogo. Ovaj način je najlakši.
Drugi je proširiti AD mikroračunara s jednim čipom, kontinuirano detektirati izlazni napon napajanja, prilagoditi izlaz DA prema razlici između izlaznog napona napajanja i postavljene vrijednosti, kontrolirati PWM čip, a indirektno kontrolišu rad napajanja. Na ovaj način, mikroračunar sa jednim čipom je dodat u povratnu spregu napajanja, zamenjujući originalnu vezu za poređenje i pojačavanje, a program mikroračunara sa jednim čipom treba da usvoji komplikovaniji PID algoritam. Treći je proširenje AD mikroračunara s jednim čipom, kontinuirano detektiranje izlaznog napona napajanja i izlaz PWM valova prema razlici između izlaznog napona napajanja i postavljene vrijednosti i direktna kontrola rada napajanja. Na ovaj način mikroračunalo sa jednim čipom najviše interveniše u radu napajanja.
Treći način je najtemeljniji inteligentni kontrolni prekidač za kontrolu mikroračunara sa jednim čipom, ali takođe ima najviše zahteve za mikroračunalo sa jednim čipom. Potrebno je da radna brzina mikroračunara sa jednim čipom bude brza i da može da emituje PWM talas sa dovoljno visokom frekvencijom. Takav mikrokontroler je očigledno skup. Brzina DSP mikroračunara sa jednim čipom je dovoljno visoka, ali je i trenutna cijena vrlo visoka. S obzirom na trošak, čini veliki dio troškova napajanja, tako da nije pogodan za upotrebu. Među jeftinim mikroračunarima sa jednim čipom, AVR serija je najbrža i ima PWM izlaz, što se može uzeti u obzir. Međutim, radna frekvencija AVR mikroračunara sa jednim čipom još uvijek nije dovoljno visoka i jedva se može koristiti. Hajde da konkretno izračunamo koji nivo AVR mikrokontroler može direktno da kontroliše prekidačko napajanje.
U AVR mikrokontroleru, frekvencija takta je do 16MHz. Ako je PWM rezolucija 10 bita, tada je frekvencija PWM talasa, odnosno radna frekvencija prekidačkog napajanja 16000000/1024=15625 (Hz), i očigledno nije dovoljna da bi prekidač za napajanje radio na ovoj frekvenciji (u audio opsegu). Zatim uzmite PWM rezoluciju kao 9 bita, a radna frekvencija prekidačkog napajanja ovog puta je 16000000/512=32768 (Hz), što se može koristiti izvan opsega audio frekvencija, ali još uvijek postoji određena udaljenost od radnu frekvenciju savremenih prekidačkih izvora napajanja. Međutim, mora se napomenuti da rezolucija bita 9- znači da se ciklus uključivanja-isključivanja električne cijevi može podijeliti na 512 dijelova. Što se uključivanja tiče, uz pretpostavku da je radni ciklus 0,5, može se podijeliti samo na 256 dijelova. Uzimajući u obzir nelinearan odnos između širine impulsa i izlaza napajanja, potrebno ga je presaviti barem na pola, odnosno izlaz napajanja se može kontrolisati najviše na 1/128, bez obzira na promjenu opterećenja ili promjenu napona napajanja, stepen kontrole može doseći ovu tačku samo do. Takođe imajte na umu da postoji samo jedan PWM talas kao što je gore opisano, što je jednostrani rad. Ako je potreban push-pull rad (uključujući polumost), potrebna su dva PWM talasa, a gore spomenuta kontrolna tačnost će biti prepolovljena i može se kontrolisati samo na oko 1/64.
Može ispuniti zahtjeve za korištenje za izvore energije male potražnje kao što je punjenje baterija, ali nije dovoljno za izvore napajanja koji zahtijevaju visoku izlaznu preciznost. Da sumiramo, AVR mikrokontroler se samo nerado može koristiti kao direktna PWM kontrola. Međutim, druga metoda upravljanja dizajnom inteligentnog kontrolnog prekidača koja je gore navedena, to jest, mikroračunalo s jednim čipom prilagođava izlaz DA, kontrolira PWM čip i indirektno kontrolira rad napajanja, ali nema tako visoku zahtjevi za mikroračunalo s jednim čipom, a kompetentan je mikroračunar s jednim čipom serije 51. Cijena MCU serije 51 je još uvijek niža od cijene AVR-a. Nedostatak dizajna inteligentnog upravljačkog prekidača je taj što dinamički odziv nije dovoljan. Prednost je što je dizajn fleksibilan, kao što je zaštita i komunikacija, kombinacija single-chip i pwm čipova. Takođe je teško postići kontrolu u jednom ciklusu. Tako da mislim da mikroračunalo sa jednim čipom može dovršiti neke fleksibilne analogne postavke, a postoji i pwm čip koji će obaviti neki posao iza njega. Vidio sam članak koji koristi CPLD plus mikrokontroler za kontrolu.
Svi znamo da cijena CPLD-a i teškoća razvoja nikako nisu uporedivi sa cijenama mikroračunara s jednim čipom, pa zašto to radi? Razlog je, kako je autor rekao, jer je širina PWM mikroračunara sa jednim čipom mala, što rezultira niskom preciznošću, što ne može zadovoljiti zahtjeve sistema. Autor je također rekao da je u ovim slučajevima primjena off-chip PWM kola nesumnjivo idealan izbor. Odabrao je CPLD čip da realizuje PWM. Predlažem: i dalje koristite originalni kontrolni čip prekidačkog napajanja za realizaciju. Ne samo da je cijena niska, već je i lako implementirati zaštitne funkcije kao što je detekcija struje u jednom ciklusu. Ne treba nam digitalna kontrola radi digitalne kontrole. Gore je dizajn inteligentnog kontrolnog prekidača, molim prijatelje da učestvuju u raspravi i ispravite me.
