Projeto de fonte de alimentação comutada DC para microcomputador de chip único
O principal método de controle da fonte de alimentação comutada é usar um circuito integrado de modulação por largura de pulso para gerar pulsos PWM e usar um regulador PID analógico para modulação por largura de pulso. Este método de controle apresenta certos erros e o circuito é relativamente complexo. Este artigo apresenta uma fonte de alimentação chaveada com uma ampla faixa de tensão de saída continuamente ajustável, controlada pelo microcontrolador de alto desempenho μ psd3354 da empresa ST. O microcontrolador gera ondas PWM diretamente e realiza controle digital no circuito principal da fonte chaveada. O circuito é simples e poderoso.
Princípio e projeto geral do sistema de fonte de alimentação DC
1.1 Princípio do Sistema
Este sistema de fonte de alimentação DC consiste em duas partes: o circuito principal da fonte de alimentação chaveada e o circuito de controle. O circuito principal processa principalmente energia elétrica, enquanto o circuito de controle processa principalmente sinais elétricos. O feedback negativo é usado para formar um sistema de controle automático. A fonte de alimentação chaveada adota o método de controle PWM e o desvio é obtido comparando a quantidade fornecida e a quantidade de feedback. A saída PWM é controlada por um regulador PID digital para controlar a saída da fonte de alimentação chaveada. Entre eles, a regulação PID e a saída PWM são controladas por software usando um sistema microcontrolador.
1.2 Projeto Geral do Sistema
A parte de hardware do sistema consiste em circuitos de retificação e filtragem de entrada e saída, peças de conversão de energia, circuitos de acionamento, sistemas microcontroladores e circuitos auxiliares. A Figura 1 mostra o diagrama estrutural de uma fonte de alimentação DC controlada por um microcontrolador.
Como pode ser visto, a energia de 50Hz e 220V AC é filtrada pelo filtro da rede para eliminar a interferência da rede e, em seguida, entra no filtro retificador de entrada para retificação e filtragem, convertendo-o em um sinal de tensão DC. O sinal DC é convertido em um sinal AC de alta frequência através de um circuito de conversão de energia, e o sinal AC de alta frequência é então convertido em uma saída de tensão DC através de um circuito de retificação e filtragem de saída [1]. O circuito de controle adota o método de modulação por largura de pulso PWM, e o sinal de controle PWM com largura de pulso ajustável gerado pelo microcontrolador é processado pelo circuito de acionamento para fazer o circuito de conversão de energia funcionar. Usando um canal de conversão ADC de alta velocidade de um microcontrolador para coletar a tensão de saída em intervalos regulares e compará-la com o valor esperado, o ajuste do PID é realizado com base no seu erro. O circuito de aquisição de tensão realiza a aquisição da tensão CC V0 e combina-a com a faixa de tensão de entrada analógica do conversor A/D. No caso de falhas de sobretensão, sobrecorrente e curto-circuito na fonte de alimentação chaveada, o circuito de proteção desempenha um papel protetor para a fonte de alimentação e a carga. A fonte de alimentação auxiliar fornece energia CC para circuitos de controle, circuitos de acionamento, etc.
2. Projeto do circuito principal da fonte de alimentação do interruptor
O circuito principal da fonte de alimentação chaveada é usado para completar a conversão de DC-AC-DC. O circuito principal do sistema adota um conversor DC-DC de ponte completa, conforme mostrado na Figura 2. O dispositivo de comutação de energia usado neste sistema é o módulo IGBT da série BSM 50GB120DN2 da empresa EUPEC. Cada módulo é uma estrutura de meia ponte, portanto são necessários dois módulos no sistema de ponte completa. Cada módulo é incorporado com um diodo de roda livre rápida.
