Análise de vários métodos de controle para fonte de alimentação chaveada controlada por chip único
Existem vários métodos de controle para controlar a saída de energia de uma fonte de alimentação chaveada controlada por microcomputador de chip único.
Uma é que o microcontrolador emite uma tensão (via chip DA ou modo PWM), que é usada como tensão de referência para a fonte de alimentação. Este método substitui apenas a tensão de referência original por um microcontrolador, que pode inserir o valor da tensão de saída da fonte de alimentação com um botão. O microcontrolador não adiciona um circuito de feedback da fonte de alimentação e não há alterações no circuito de alimentação. Este método é o mais simples.
A segunda é expandir o AD do microcontrolador, detectando continuamente a tensão de saída da fonte de alimentação, ajustando a saída do DA com base na diferença entre a tensão de saída da fonte de alimentação e o valor definido, controlando o chip PWM, e controlando indiretamente a operação da fonte de alimentação. Desta forma, o microcontrolador foi adicionado ao circuito de realimentação da fonte de alimentação, substituindo o link de amplificação original. O programa do microcontrolador precisa usar um algoritmo PID mais complexo.
A terceira é expandir o AD do microcontrolador, detectando continuamente a tensão de saída da fonte de alimentação e emitindo ondas PWM com base na diferença entre a tensão de saída da fonte de alimentação e o valor definido, controlando diretamente a operação da fonte de alimentação . Desta forma, o microcontrolador está mais envolvido na operação da fonte de alimentação.
O terceiro método é a fonte de alimentação do interruptor de controle de microcomputador de chip único mais completa, mas os requisitos para microcontroladores de chip único também são os mais altos. O microcontrolador deve ter velocidade de computação rápida e ser capaz de produzir ondas PWM de frequência suficientemente alta. Esses microcontroladores são obviamente caros.
A velocidade dos microcontroladores baseados em DSP é bastante alta, mas o preço atual também é muito alto. Do ponto de vista dos custos, a proporção do custo da energia é demasiado grande para ser adoptada.
Entre os microcontroladores de baixo custo, a série AVR é a mais rápida e possui saída PWM, que pode ser considerada para adoção. No entanto, a frequência de trabalho do microcontrolador AVR ainda não é alta o suficiente e só pode ser usada com relutância. Abaixo, calcularemos o nível em que o microcontrolador AVR pode controlar diretamente a operação da fonte de alimentação chaveada.
No microcontrolador AVR, a frequência máxima do clock é de 16MHz. Se a resolução PWM for de 10 bits, então a frequência da onda PWM, também conhecida como frequência operacional da fonte de alimentação chaveada, é 16000000/1024=15625 (Hz). Obviamente não é suficiente que a fonte de alimentação chaveada opere nesta frequência (dentro da faixa de áudio). Portanto, tomando a resolução PWM como 9 bits, a frequência de trabalho da fonte chaveada desta vez é 16000000/512=32768 (Hz), que pode ser usada fora da faixa de áudio, mas ainda há uma certa distância do frequência de trabalho das fontes de alimentação chaveadas modernas.
No entanto, deve-se notar que a resolução de {{0}} bits significa que durante o ciclo de desligamento do transistor de potência, ele pode ser dividido em 512 partes. Somente em termos de condução, assumindo um ciclo de trabalho de 0,5, só pode ser dividido em 256 partes. Considerando que a largura do pulso não está relacionada linearmente com a saída da fonte de alimentação, é necessário fazer pelo menos mais uma dobra. Em outras palavras, a saída de potência só pode ser controlada no máximo até 1/128, independentemente das alterações de carga ou de tensão da rede, o grau de controle só pode atingir este ponto.
