Como realizar o projeto de uma fonte de alimentação comutada com controle inteligente
Fonte de alimentação com design de interruptor de controle inteligente, apenas a partir do controle da saída de energia, existem vários métodos de controle. Uma delas é que o microcomputador de chip único emite uma tensão (via chip DA ou modo PWM), que é usada como tensão de referência da fonte de alimentação. Este método substitui apenas a tensão de referência original por um microcomputador de chip único, e o valor da tensão de saída da fonte de alimentação pode ser inserido com botões. O microcomputador de chip único não se junta ao circuito de feedback da fonte de alimentação e o circuito da fonte de alimentação não muda muito. Desta forma é o mais fácil.
A segunda é expandir o AD do microcomputador de chip único, detectar continuamente a tensão de saída da fonte de alimentação, ajustar a saída do DA de acordo com a diferença entre a tensão de saída da fonte de alimentação e o valor definido, controlar o PWM chip e controlar indiretamente o trabalho da fonte de alimentação. Desta forma, o microcomputador de chip único foi adicionado ao ciclo de feedback da fonte de alimentação, substituindo o link original de comparação e amplificação, e o programa do microcomputador de chip único precisa adotar um algoritmo PID mais complicado. A terceira é expandir o AD do microcomputador de chip único, detectar continuamente a tensão de saída da fonte de alimentação e emitir ondas PWM de acordo com a diferença entre a tensão de saída da fonte de alimentação e o valor definido, e controlar diretamente o trabalho da fonte de alimentação. Desta forma, o microcomputador de chip único é o que mais intervém no trabalho de alimentação.
A terceira maneira é o interruptor de controle inteligente de controle de microcomputador de chip único mais completo, mas também possui os mais altos requisitos para microcomputadores de chip único. É necessário que a velocidade de operação do microcomputador de chip único seja rápida e possa produzir uma onda PWM com uma frequência suficientemente alta. Tal microcontrolador é obviamente caro. A velocidade do microcomputador DSP de chip único é alta o suficiente, mas o preço atual também é muito alto. Considerando o custo, representa uma grande proporção do custo da fonte de alimentação, por isso não é adequado para uso. Entre os microcomputadores baratos de chip único, a série AVR é a mais rápida e possui saída PWM, que pode ser considerada. No entanto, a frequência operacional do microcomputador AVR de chip único ainda não é alta o suficiente e quase não pode ser usado. Vamos calcular especificamente em que nível o microcontrolador AVR pode controlar diretamente a fonte de alimentação chaveada.
No microcontrolador AVR, a frequência do clock é de até 16MHz. Se a resolução PWM for 10 bits, então a frequência da onda PWM, ou seja, a frequência operacional da fonte de alimentação chaveada é 16000000/1024=15625 (Hz), e obviamente não é suficiente para que a fonte chaveada funcione nesta frequência (na faixa de áudio). Em seguida, considere a resolução PWM como 9 bits, e a frequência operacional da fonte de alimentação chaveada desta vez é 16000000/512=32768 (Hz), que pode ser usada fora da faixa de frequência de áudio, mas ainda há uma certa distância de a frequência operacional das fontes de alimentação chaveadas modernas. No entanto, deve-se notar que a resolução de 9- bits significa que o ciclo liga-desliga da válvula de potência pode ser dividido em 512 partes. No que diz respeito à ativação, assumindo que o ciclo de trabalho é de 0,5, ele só pode ser dividido em 256 partes. Considerando a relação não linear entre a largura do pulso e a saída da fonte de alimentação, ela precisa ser dobrada pelo menos ao meio, ou seja, a saída da fonte de alimentação só pode ser controlada para 1/128 no máximo, independentemente da mudança na carga ou na mudança da tensão da fonte de alimentação, o grau de controle só pode atingir este ponto até. Observe também que há apenas uma onda PWM conforme descrito acima, que é um trabalho de terminação única. Se a operação push-pull (incluindo meia ponte) for necessária, duas ondas PWM serão necessárias e a precisão de controle mencionada acima será reduzida à metade e só poderá ser controlada em cerca de 1/64.
Ele pode atender aos requisitos de uso para fontes de energia de baixa demanda, como carregamento de bateria, mas não é suficiente para fontes de energia que exigem alta precisão de saída. Resumindo, o microcontrolador AVR só pode ser usado com relutância como controle PWM direto. No entanto, o segundo método de controle de design de chave de controle inteligente listado acima, ou seja, o microcomputador de chip único ajusta a saída do DA, controla o chip PWM e controla indiretamente o trabalho da fonte de alimentação, mas não tem tal alta requisitos para o microcomputador de chip único, e o microcomputador de chip único da série 51 é competente. O preço do MCU da série 51 ainda é inferior ao do AVR. A desvantagem do design inteligente da chave de controle é que a resposta dinâmica não é suficiente. A vantagem é que o design é flexível, como proteção e comunicação, combinação de chip único e chips pwm. Também é difícil conseguir o controle de ciclo único. Então, acho que o microcomputador de chip único pode completar algumas configurações analógicas flexíveis, e há um chip pwm para completar algum trabalho por trás dele. Eu vi um artigo usando CPLD plus microcontrolador para controle.
Todos sabemos que o preço do CPLD e a dificuldade de desenvolvimento não são de forma alguma comparáveis aos dos microcomputadores de chip único, então por que ele faz isso? O motivo é, como disse o autor, porque a largura PWM do microcomputador de chip único é pequena, resultando em baixa precisão, que não consegue atender aos requisitos do sistema. O autor disse ainda que nestes casos, a aplicação do circuito PWM off-chip é sem dúvida a escolha ideal. Ele escolheu o chip CPLD para realizar o PWM. Eu sugiro: ainda use o chip de controle original da fonte de alimentação chaveada para realizar. Não apenas o preço é baixo, mas também é fácil implementar funções de proteção, como detecção de corrente de ciclo único. Não precisamos de controle digital pelo controle digital. O texto acima é o design do interruptor de controle inteligente, por favor, amigos, participem da discussão e me corrijam.
