วิธีการออกแบบแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งควบคุมอัจฉริยะ
แหล่งจ่ายไฟออกแบบสวิตช์ควบคุมอัจฉริยะ มีวิธีการควบคุมหลายวิธีจากการควบคุมเอาต์พุตพลังงานเพียงอย่างเดียว ประการหนึ่งคือไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวส่งแรงดันไฟฟ้าออกมา (ผ่านชิป DA หรือโหมด PWM) ซึ่งใช้เป็นแรงดันอ้างอิงของแหล่งจ่ายไฟ วิธีนี้จะแทนที่แรงดันอ้างอิงเดิมด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวเท่านั้น และสามารถป้อนค่าแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟได้ด้วยปุ่ม ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวไม่เข้าร่วมวงจรป้อนกลับของแหล่งจ่ายไฟและวงจรแหล่งจ่ายไฟไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก วิธีนี้จะง่ายที่สุด
ประการที่สองคือการขยาย AD ของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว ตรวจจับแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง ปรับเอาต์พุตของ DA ตามความแตกต่างระหว่างแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟและค่าที่ตั้งไว้ ควบคุม PWM ชิปและควบคุมการทำงานของแหล่งจ่ายไฟทางอ้อม ด้วยวิธีนี้ ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวได้ถูกเพิ่มเข้าไปในลูปป้อนกลับของแหล่งจ่ายไฟ โดยแทนที่ลิงก์การเปรียบเทียบและการขยายสัญญาณเดิม และโปรแกรมของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวจำเป็นต้องใช้อัลกอริทึม PID ที่ซับซ้อนมากขึ้น ประการที่สามคือการขยาย AD ของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว ตรวจจับแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง และเอาต์พุตคลื่น PWM ตามความแตกต่างระหว่างแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟและค่าที่ตั้งไว้ และควบคุมการทำงานโดยตรง ของแหล่งจ่ายไฟ ด้วยวิธีนี้ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวจะเข้ามาแทรกแซงการทำงานของแหล่งจ่ายไฟได้มากที่สุด
วิธีที่สามคือสวิตช์ควบคุมอัจฉริยะควบคุมไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวที่ละเอียดถี่ถ้วนที่สุด แต่ก็มีข้อกำหนดสูงสุดสำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวด้วย ความเร็วการทำงานของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวจำเป็นจะต้องรวดเร็ว และสามารถส่งสัญญาณคลื่น PWM ที่มีความถี่สูงเพียงพอได้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ดังกล่าวมีราคาแพงอย่างเห็นได้ชัด ความเร็วของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว DSP นั้นสูงเพียงพอ แต่ราคาปัจจุบันก็สูงมากเช่นกัน เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนแล้วคิดเป็นสัดส่วนใหญ่ของต้นทุนแหล่งจ่ายไฟจึงไม่เหมาะกับการใช้งาน ในบรรดาไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวราคาถูกซีรีส์ AVR นั้นเร็วที่สุดและมีเอาต์พุต PWM ซึ่งสามารถพิจารณาได้ อย่างไรก็ตาม ความถี่ในการทำงานของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว AVR ยังไม่สูงเพียงพอ และใช้งานได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น มาคำนวณกันโดยเฉพาะว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR สามารถควบคุมแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งได้โดยตรงในระดับใด
ในไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR ความถี่สัญญาณนาฬิกาจะสูงถึง 16MHz หากความละเอียดของ PWM คือ 10 บิต ความถี่ของคลื่น PWM ซึ่งก็คือ ความถี่ในการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งคือ 16000000/1024=15625 (Hz) และเห็นได้ชัดว่ายังไม่เพียงพอ เพื่อให้สวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายทำงานที่ความถี่นี้ (ในช่วงเสียง) แล้วเอาความละเอียดของ PWM เป็น 9 บิต และความถี่การทำงานของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายในครั้งนี้คือ 16000000/512=32768 (Hz) ซึ่งสามารถใช้นอกช่วงความถี่เสียงได้แต่ยังมีระยะห่างจาก ความถี่การทำงานของอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสมัยใหม่ อย่างไรก็ตาม ต้องสังเกตว่าความละเอียด 9- บิตหมายความว่ารอบการเปิด-ปิดของท่อส่งกำลังสามารถแบ่งออกเป็น 512 ส่วน ส่วนเรื่องการเปิดเครื่องสมมติว่ารอบการทำงานอยู่ที่ 0.5 ก็แบ่งได้เป็น 256 ส่วนเท่านั้น เมื่อพิจารณาถึงความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่างความกว้างพัลส์และเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ จะต้องพับอย่างน้อยครึ่งหนึ่ง กล่าวคือ สามารถควบคุมเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟได้สูงสุด 1/128 เท่านั้น โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของโหลดหรือการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ระดับการควบคุมสามารถเข้าถึงได้จนถึงจุดนี้เท่านั้น โปรดทราบว่ามีคลื่น PWM เพียงคลื่นเดียวตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ซึ่งเป็นงานปลายเดียว หากจำเป็นต้องมีการดำเนินการแบบพุช-พูล (รวมถึงฮาล์ฟบริดจ์) จำเป็นต้องใช้คลื่น PWM สองคลื่น และความแม่นยำในการควบคุมที่กล่าวข้างต้นจะลดลงครึ่งหนึ่ง และสามารถควบคุมได้เพียงประมาณ 1/64 เท่านั้น
สามารถตอบสนองความต้องการการใช้งานสำหรับแหล่งพลังงานที่มีความต้องการต่ำ เช่น การชาร์จแบตเตอรี่ แต่ไม่เพียงพอสำหรับแหล่งพลังงานที่ต้องการความแม่นยำเอาต์พุตสูง โดยสรุป ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR สามารถใช้งานได้อย่างไม่เต็มใจในการควบคุม PWM โดยตรงเท่านั้น อย่างไรก็ตาม วิธีควบคุมการออกแบบสวิตช์ควบคุมอัจฉริยะตัวที่สองที่ระบุไว้ข้างต้น นั่นคือ ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวจะปรับเอาต์พุตของ DA ควบคุมชิป PWM และควบคุมการทำงานของแหล่งจ่ายไฟทางอ้อม แต่ไม่มีค่าสูงดังกล่าว ข้อกำหนดสำหรับไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวและไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวซีรีส์ 51 นั้นมีความสามารถ ราคาของ MCU ซีรีส์ 51 ยังคงต่ำกว่าราคาของ AVR ข้อเสียของการออกแบบสวิตช์ควบคุมอัจฉริยะคือการตอบสนองแบบไดนามิกไม่เพียงพอ ข้อดีคือการออกแบบมีความยืดหยุ่น เช่น การป้องกันและการสื่อสาร การผสมผสานระหว่างชิปตัวเดียวและชิป pwm นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุการควบคุมแบบรอบเดียว ดังนั้นฉันคิดว่าไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวสามารถตั้งค่าอนาล็อกแบบยืดหยุ่นได้สำเร็จ และมีชิป pwm ที่ช่วยทำงานบางอย่างเบื้องหลังให้เสร็จเรียบร้อย ฉันเคยเห็นบทความที่ใช้ CPLD plus microcontroller เพื่อการควบคุม
เราทุกคนรู้ดีว่าราคาของ CPLD และความยากในการพัฒนานั้นเทียบไม่ได้กับราคาของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว แล้วทำไมเขาถึงทำเช่นนี้? เหตุผลก็อย่างที่ผู้เขียนบอก เนื่องจากความกว้างของ PWM ของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวมีขนาดเล็ก ส่งผลให้มีความแม่นยำต่ำ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของระบบได้ ผู้เขียนยังกล่าวอีกว่าในกรณีเหล่านี้ การใช้วงจร PWM แบบนอกชิปเป็นตัวเลือกในอุดมคติอย่างไม่ต้องสงสัย เขาเลือกชิป CPLD เพื่อรับรู้ PWM ฉันขอแนะนำ: ยังคงใช้ชิปควบคุมดั้งเดิมของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเพื่อให้รับรู้ ไม่เพียงแต่ราคาจะต่ำ แต่ยังง่ายต่อการใช้งานฟังก์ชันการป้องกัน เช่น การตรวจจับกระแสไฟฟ้ารอบเดียว เราไม่ต้องการการควบคุมแบบดิจิทัลเพื่อประโยชน์ในการควบคุมแบบดิจิทัล ข้างต้นคือการออกแบบสวิตช์ควบคุมอัจฉริยะ โปรดเพื่อน ๆ ให้เข้าร่วมในการสนทนาและแก้ไขฉัน
