Analyse van verschillende besturingsmethoden voor singlechip-gecontroleerde schakelende voeding
Er zijn verschillende besturingsmethoden voor het regelen van de vermogensafgifte van een door een microcomputer bestuurde schakelende voeding met één chip.
Eén daarvan is dat de microcontroller een spanning afgeeft (via DA-chip of PWM-modus), die wordt gebruikt als referentiespanning voor de voeding. Deze methode vervangt alleen de originele referentiespanning door een microcontroller, die met een knop de uitgangsspanningswaarde van de voeding kan invoeren. De microcontroller voegt geen feedbacklus van de voeding toe en er zijn geen wijzigingen in het stroomcircuit. Deze methode is de eenvoudigste.
De tweede is het uitbreiden van de AD van de microcontroller, waarbij continu de uitgangsspanning van de voeding wordt gedetecteerd, de uitgang van de DA wordt aangepast op basis van het verschil tussen de uitgangsspanning van de voeding en de ingestelde waarde, de PWM-chip wordt bestuurd en die indirect de werking van de stroomvoorziening regelen. Op deze manier is de microcontroller toegevoegd aan de feedbacklus van de voeding, ter vervanging van de oorspronkelijke versterkingslink. Het microcontrollerprogramma moet een complexer PID-algoritme gebruiken.
De derde is het uitbreiden van de AD van de microcontroller, waarbij continu de uitgangsspanning van de voeding wordt gedetecteerd en PWM-golven worden uitgevoerd op basis van het verschil tussen de uitgangsspanning van de voeding en de ingestelde waarde, waardoor de werking van de voeding direct wordt geregeld. . Op deze manier is de microcontroller het meest betrokken bij de werking van de stroomvoorziening.
De derde methode is de meest grondige voeding van de microcomputerbesturingsschakelaar met één chip, maar de eisen voor microcontrollers met één chip zijn ook het hoogst. De microcontroller moet een hoge rekensnelheid hebben en PWM-golven met een voldoende hoge frequentie kunnen uitvoeren. Dergelijke microcontrollers zijn uiteraard duur.
De snelheid van op DSP gebaseerde microcontrollers is hoog genoeg, maar de huidige prijs is ook erg hoog. Vanuit kostenperspectief is het aandeel van de energiekosten te groot om te kunnen worden aangenomen.
Van de goedkope microcontrollers is de AVR-serie de snelste en heeft PWM-uitvoer, die in aanmerking kan komen voor adoptie. De werkfrequentie van de AVR-microcontroller is echter nog steeds niet hoog genoeg en kan slechts met tegenzin worden gebruikt. Hieronder berekenen we het niveau waarop de AVR-microcontroller de werking van de schakelende voeding rechtstreeks kan regelen.
In de AVR-microcontroller is de maximale klokfrequentie 16 MHz. Als de PWM-resolutie 10 bits is, is de frequentie van de PWM-golf, ook wel bekend als de werkfrequentie van de schakelende voeding, 16000000/1024=15625 (Hz). Het is uiteraard niet voldoende dat de schakelende voeding op deze frequentie (binnen het audiobereik) werkt. Als we dus uitgaan van een PWM-resolutie van 9 bits, is de werkfrequentie van de schakelende voeding deze keer 16000000/512=32768 (Hz), wat buiten het audiobereik kan worden gebruikt, maar er is nog steeds een bepaalde afstand tot de werkfrequentie van moderne schakelende voedingen.
Er moet echter worden opgemerkt dat de {{0}}bitresolutie betekent dat deze tijdens de aan-uit-cyclus van de vermogenstransistor in 512 delen kan worden verdeeld. Alleen al in termen van geleiding kan het, uitgaande van een werkcyclus van 0,5, slechts in 256 delen worden verdeeld. Gezien het feit dat de pulsbreedte niet lineair gerelateerd is aan de output van de voeding, is het noodzakelijk om nog minstens één keer te vouwen. Met andere woorden: het uitgangsvermogen kan slechts tot maximaal 1/128 worden geregeld, ongeacht veranderingen in de belasting of de netspanning. De mate van controle kan alleen dit punt bereiken.
