منبع تغذیه چگونه کار می کند

چگونه می توان طراحی یک منبع تغذیه سوئیچینگ کنترل هوشمند را تحقق بخشید

منبع تغذیه طراحی سوئیچ کنترل هوشمند، از کنترل خروجی قدرت به تنهایی، چندین روش کنترل وجود دارد. یکی این است که میکروکامپیوتر تک تراشه ای یک ولتاژ (از طریق تراشه DA یا حالت PWM) خروجی می دهد که به عنوان ولتاژ مرجع منبع تغذیه استفاده می شود. این روش تنها ولتاژ مرجع اصلی را با یک میکرو کامپیوتر تک تراشه جایگزین می کند و مقدار ولتاژ خروجی منبع تغذیه را می توان با دکمه ها وارد کرد. میکرو کامپیوتر تک تراشه به حلقه بازخورد منبع تغذیه نمی پیوندد و مدار منبع تغذیه تغییر چندانی نمی کند. این راه ساده ترین است.

دوم گسترش AD میکروکامپیوتر تک تراشه، تشخیص مداوم ولتاژ خروجی منبع تغذیه، تنظیم خروجی DA با توجه به تفاوت بین ولتاژ خروجی منبع تغذیه و مقدار تنظیم شده، کنترل PWM تراشه، و به طور غیر مستقیم کار منبع تغذیه را کنترل می کند. به این ترتیب، میکروکامپیوتر تک تراشه به حلقه بازخورد منبع تغذیه اضافه شده است، و جایگزین لینک مقایسه و تقویت اصلی می شود و برنامه میکرو کامپیوتر تک تراشه نیاز به اتخاذ یک الگوریتم PID پیچیده تری دارد. سوم گسترش AD میکروکامپیوتر تک تراشه، تشخیص مداوم ولتاژ خروجی منبع تغذیه و خروجی امواج PWM با توجه به تفاوت بین ولتاژ خروجی منبع تغذیه و مقدار تنظیم شده و کنترل مستقیم کار. منبع تغذیه به این ترتیب میکروکامپیوتر تک تراشه ای بیشترین دخالت را در کار منبع تغذیه دارد.

راه سوم دقیق ترین سوئیچ کنترل هوشمند ریز کامپیوتر تک تراشه است، اما همچنین دارای بالاترین نیازها برای میکرو کامپیوتر تک تراشه است. لازم است که سرعت عملکرد میکروکامپیوتر تک تراشه سریع باشد و بتواند یک موج PWM با فرکانس کافی بالا تولید کند. چنین میکروکنترلری آشکارا گران است. سرعت میکرو کامپیوتر تک تراشه DSP به اندازه کافی بالا است، اما قیمت فعلی نیز بسیار بالا است. با توجه به هزینه، بخش زیادی از هزینه منبع تغذیه را به خود اختصاص می دهد، بنابراین برای استفاده مناسب نیست. در میان میکروکامپیوترهای ارزان قیمت تک تراشه، سری AVR سریع ترین و دارای خروجی PWM است که می توان به آن توجه کرد. با این حال، فرکانس کاری میکروکامپیوتر تک تراشه AVR هنوز به اندازه کافی بالا نیست و به سختی می توان از آن استفاده کرد. بیایید به طور خاص محاسبه کنیم که میکروکنترلر AVR می تواند مستقیماً منبع تغذیه سوئیچینگ را کنترل کند.

در میکروکنترلر AVR فرکانس ساعت تا 16 مگاهرتز است. اگر وضوح PWM 10 بیت باشد، فرکانس موج PWM، یعنی فرکانس کاری منبع تغذیه سوئیچینگ 16000000/1024=15625 (هرتز) است و بدیهی است که کافی نیست. برای اینکه منبع تغذیه سوئیچینگ در این فرکانس (در محدوده صوتی) کار کند. سپس رزولوشن PWM را 9 بیت در نظر بگیرید و فرکانس کاری منبع تغذیه سوئیچینگ این بار 16000000/512=32768 (هرتز) است که خارج از محدوده فرکانس صوتی قابل استفاده است، اما هنوز فاصله مشخصی از آن وجود دارد. فرکانس کاری منابع تغذیه سوئیچینگ مدرن. با این حال، باید توجه داشت که وضوح بیت 9- به این معنی است که چرخه روشن و خاموش کردن لوله برق را می توان به 512 قسمت تقسیم کرد. تا آنجا که به روشن شدن مربوط می شود، با فرض اینکه چرخه وظیفه 0.5 باشد، فقط می توان آن را به 256 قسمت تقسیم کرد. با توجه به رابطه غیر خطی بین عرض پالس و خروجی منبع تغذیه، باید حداقل تا نصف شود، یعنی خروجی منبع تغذیه را فقط می توان حداکثر تا 1/128 کنترل کرد. صرف نظر از تغییر بار یا تغییر ولتاژ منبع تغذیه، درجه کنترل فقط می تواند به این نقطه برسد. همچنین توجه داشته باشید که تنها یک موج PWM همانطور که در بالا توضیح داده شد وجود دارد که یک کار تک سر است. اگر عملیات فشار کش (از جمله نیم پل) مورد نیاز باشد، دو موج PWM مورد نیاز است و دقت کنترل فوق الذکر نصف می شود و فقط تا حدود 1/64 قابل کنترل است.

می‌تواند شرایط استفاده از منابع انرژی کم تقاضا مانند شارژ باتری را برآورده کند، اما برای منابع برقی که به دقت خروجی بالایی نیاز دارند کافی نیست. به طور خلاصه، میکروکنترلر AVR را فقط می توان با اکراه در راه کنترل مستقیم PWM استفاده کرد. با این حال، دومین روش کنترل طراحی سوئیچ کنترل هوشمند ذکر شده در بالا، یعنی میکروکامپیوتر تک تراشه ای خروجی DA را تنظیم می کند، تراشه PWM را کنترل می کند و به طور غیرمستقیم کار منبع تغذیه را کنترل می کند، اما آنقدر بالا نیست. الزامات مورد نیاز برای میکروکامپیوتر تک تراشه و میکروکامپیوتر تک تراشه سری 51 صلاحیت دارد. قیمت MCU سری 51 همچنان کمتر از AVR است. نقطه ضعف طراحی سوئیچ کنترل هوشمند این است که پاسخ دینامیکی کافی نیست. مزیت این است که طراحی انعطاف پذیر است، مانند حفاظت و ارتباطات، ترکیبی از تراشه های تک تراشه و pwm. همچنین دستیابی به کنترل تک چرخه دشوار است. بنابراین فکر می‌کنم میکرو کامپیوتر تک‌تراشه‌ای می‌تواند برخی از تنظیمات آنالوگ انعطاف‌پذیر را تکمیل کند، و یک تراشه pwm برای تکمیل برخی کارها در پشت آن وجود دارد. من مقاله ای را دیده ام که از میکروکنترلر CPLD پلاس برای کنترل استفاده می کند.

همه ما می دانیم که قیمت CPLD و دشواری توسعه به هیچ وجه با میکروکامپیوترهای تک تراشه قابل مقایسه نیست، پس چرا او این کار را انجام می دهد؟ دلیل آن همانطور که نویسنده گفته است، این است که عرض PWM میکروکامپیوتر تک تراشه کوچک است و در نتیجه دقت پایینی دارد که نمی تواند نیازهای سیستم را برآورده کند. نویسنده همچنین گفته است که در این موارد، استفاده از مدار PWM خارج از تراشه بدون شک یک انتخاب ایده آل است. او تراشه CPLD را برای تحقق PWM انتخاب کرد. من پیشنهاد می کنم: هنوز از تراشه کنترل اصلی منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده کنید تا متوجه شوید. نه تنها قیمت پایین است، بلکه اجرای عملکردهای حفاظتی مانند تشخیص جریان تک چرخه نیز آسان است. ما به خاطر کنترل دیجیتال نیازی به کنترل دیجیتال نداریم. مطلب فوق طرح سوئیچ کنترل هوشمند است، لطفا دوستان در بحث شرکت کنند و من را اصلاح کنند.