Анализ нескольких методов управления однокристальным управляемым импульсным источником питания
Существует несколько методов управления выходной мощностью однокристального импульсного источника питания, управляемого микрокомпьютером.
Во-первых, микроконтроллер выдает напряжение (через микросхему DA или режим ШИМ), которое используется в качестве опорного напряжения для источника питания. Этот метод заменяет только исходное опорное напряжение микроконтроллером, который может вводить значение выходного напряжения источника питания с помощью кнопки. Микроконтроллер не добавляет контур обратной связи источника питания, и никаких изменений в схеме питания не происходит. Этот метод является самым простым.
Во-вторых, расширить AD микроконтроллера, постоянно определяя выходное напряжение источника питания, регулируя выходной сигнал DA на основе разницы между выходным напряжением источника питания и заданным значением, управляя микросхемой ШИМ и косвенно контролируя работу блока питания. Таким образом, микроконтроллер был добавлен в контур обратной связи источника питания, заменив исходное звено усиления. Программа микроконтроллера должна использовать более сложный ПИД-алгоритм.
В-третьих, расширение AD микроконтроллера, непрерывное определение выходного напряжения источника питания и выдача ШИМ-волн на основе разницы между выходным напряжением источника питания и заданным значением, непосредственное управление работой источника питания. . Таким образом, микроконтроллер принимает самое активное участие в работе блока питания.
Третий метод представляет собой наиболее тщательный однокристальный микрокомпьютерный переключатель питания, но требования к однокристальным микроконтроллерам также самые высокие. Микроконтроллер должен иметь высокую скорость вычислений и иметь возможность выводить ШИМ-волны достаточно высокой частоты. Такие микроконтроллеры, очевидно, дороги.
Скорость микроконтроллеров на базе DSP достаточно высока, но и текущая цена также очень высока. С точки зрения затрат доля затрат на электроэнергию слишком велика, чтобы ее можно было принять.
Среди недорогих микроконтроллеров серия AVR является самой быстрой и имеет выход ШИМ, что можно рассмотреть для внедрения. Однако рабочая частота микроконтроллера AVR все еще недостаточно высока и используется неохотно. Ниже мы рассчитаем уровень, до которого микроконтроллер AVR может напрямую управлять работой импульсного блока питания.
В микроконтроллере AVR максимальная тактовая частота составляет 16 МГц. Если разрешение ШИМ составляет 10 бит, то частота волны ШИМ, также известная как рабочая частота импульсного источника питания, равна 16000000/1024=15625 (Гц). Для работы импульсного блока питания на этой частоте (в пределах звукового диапазона) явно недостаточно. Итак, если принять разрешение ШИМ равным 9 бит, рабочая частота импульсного источника питания на этот раз составит 16000000/512=32768 (Гц), что можно использовать за пределами звукового диапазона, но все же существует определенное расстояние от рабочая частота современных импульсных блоков питания.
Однако следует отметить, что {{0}}разрядность означает, что во время цикла включения и выключения силового транзистора его можно разделить на 512 частей. С точки зрения проводимости, при условии, что рабочий цикл равен 0,5, его можно разделить только на 256 частей. Учитывая, что ширина импульса не связана линейно с выходной мощностью блока питания, необходимо сделать как минимум еще один раз. Другими словами, выходную мощность можно контролировать не более чем до 1/128, независимо от изменений нагрузки или напряжения сети, степень управления может достигать только этой точки.
