รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวิธีการควบคุมหลายวิธีของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ควบคุมด้วยชิปตัวเดียว

รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวิธีการควบคุมหลายวิธีของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ควบคุมด้วยชิปตัวเดียว

ประการแรกคือไมโครคอนโทรลเลอร์จะส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าออกมา (ผ่านชิป DA หรือโหมด PWM) ซึ่งใช้เป็นแรงดันอ้างอิงสำหรับแหล่งจ่ายไฟ วิธีการนี้จะแทนที่แรงดันอ้างอิงเดิมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์เท่านั้น ซึ่งสามารถป้อนค่าแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟได้ด้วยปุ่มเดียว ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่ได้เพิ่มวงจรป้อนกลับของแหล่งจ่ายไฟ และไม่มีการเปลี่ยนแปลงในวงจรไฟฟ้า วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด

อย่างที่สองคือการขยาย AD ของไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยตรวจจับแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง ปรับเอาต์พุตของ DA ตามความแตกต่างระหว่างแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟและค่าที่ตั้งไว้ การควบคุมชิป PWM และ การควบคุมการทำงานของแหล่งจ่ายไฟทางอ้อม ด้วยวิธีนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์จึงถูกเพิ่มเข้าไปในลูปป้อนกลับของแหล่งจ่ายไฟ โดยแทนที่ลิงก์ขยายสัญญาณเดิม โปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์จำเป็นต้องใช้อัลกอริธึม PID ที่ซับซ้อนมากขึ้น

ประการที่สามคือการขยาย AD ของไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยตรวจจับแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง และส่งสัญญาณคลื่น PWM ตามความแตกต่างระหว่างแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟและค่าที่ตั้งไว้ ควบคุมการทำงานของแหล่งจ่ายไฟโดยตรง . ด้วยวิธีนี้ไมโครคอนโทรลเลอร์จึงมีส่วนเกี่ยวข้องกับการทำงานของแหล่งจ่ายไฟมากที่สุด

วิธีที่สามคือแหล่งจ่ายไฟสวิตช์ควบคุมไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวที่ละเอียดที่สุด แต่ข้อกำหนดสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ชิปตัวเดียวก็สูงที่สุดเช่นกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์จำเป็นต้องมีความเร็วในการประมวลผลที่รวดเร็วและสามารถส่งสัญญาณคลื่น PWM ที่มีความถี่สูงเพียงพอได้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ดังกล่าวมีราคาแพงอย่างเห็นได้ชัด

ความเร็วของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ DSP นั้นสูงเพียงพอ แต่ราคาปัจจุบันก็สูงมากเช่นกัน จากมุมมองของต้นทุน สัดส่วนของต้นทุนพลังงานมีมากเกินไปที่จะนำมาใช้

ในบรรดาไมโครคอนโทรลเลอร์ราคาประหยัด ซีรีส์ AVR นั้นเร็วที่สุดและมีเอาต์พุต PWM ซึ่งสามารถพิจารณานำไปใช้ได้ อย่างไรก็ตาม ความถี่ในการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR ยังไม่สูงเพียงพอและสามารถใช้งานได้อย่างไม่เต็มใจเท่านั้น ด้านล่างนี้ เราจะคำนวณระดับที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR สามารถควบคุมการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งได้โดยตรง

ในไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR ความถี่สัญญาณนาฬิกาสูงสุดคือ 16MHz หากความละเอียดของ PWM คือ 10 บิต ความถี่ของคลื่น PWM หรือที่เรียกว่าความถี่การทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะเป็น 16000000/1024=15625 (Hz) เห็นได้ชัดว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งทำงานที่ความถี่นี้ไม่เพียงพอ (ภายในช่วงเสียง) ดังนั้น เมื่อนำความละเอียด PWM เป็น 9 บิต ความถี่ในการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งในครั้งนี้คือ 16000000/512=32768 (Hz) ซึ่งสามารถใช้นอกช่วงเสียงได้ แต่ยังคงมีระยะห่างจาก ความถี่ในการทำงานของอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสมัยใหม่

อย่างไรก็ตาม ต้องสังเกตว่าความละเอียดบิต {{0}} หมายความว่าในระหว่างวงจรปิดทรานซิสเตอร์กำลัง สามารถแบ่งออกเป็น 512 ส่วน ในแง่ของการนำเพียงอย่างเดียว สมมติว่ารอบหน้าที่ 0.5 สามารถแบ่งออกเป็น 256 ส่วนเท่านั้น เมื่อพิจารณาว่าความกว้างพัลส์ไม่เกี่ยวข้องเชิงเส้นกับเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟจึงจำเป็นต้องพับอย่างน้อยหนึ่งครั้ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง สามารถควบคุมเอาต์พุตกำลังได้สูงสุดเพียง 1/128 เท่านั้น โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงโหลดหรือการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของกริด ระดับการควบคุมสามารถเข้าถึงได้เพียงจุดนี้เท่านั้น

โปรดทราบว่ามีคลื่น PWM เพียงคลื่นเดียวที่กล่าวถึงข้างต้น ซึ่งทำงานที่ปลายด้านเดียว หากจำเป็นต้องมีการดำเนินการแบบพุชดึง (รวมถึงฮาล์ฟบริดจ์) จำเป็นต้องใช้คลื่น PWM สองคลื่น และความแม่นยำในการควบคุมข้างต้นจะต้องลดลงครึ่งหนึ่ง ซึ่งสามารถควบคุมได้เพียงประมาณ 1/64 เท่านั้น สำหรับแหล่งจ่ายไฟที่มีความต้องการต่ำ เช่น การชาร์จแบตเตอรี่ สามารถตอบสนองความต้องการการใช้งาน แต่สำหรับแหล่งจ่ายไฟที่ต้องการความแม่นยำเอาต์พุตสูง ยังไม่เพียงพอ