Mikrocontrollersteuerung des Schaltnetzteils, Analyse mehrerer Steuermodi
Mikrocontrollersteuerung des Schaltnetzteils. Neben der Steuerung der Netzteilausgabe allein sind mehrere Steuerungsmethoden möglich.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass der Mikrocontroller eine Spannung ausgibt (über den DA-Chip oder den PWM-Modus), die als Referenzspannung der Stromversorgung verwendet wird. Auf diese Weise wird lediglich die ursprüngliche Referenzspannung vom Mikrocontroller ersetzt. Mit der Taste können Sie den Ausgangsspannungswert der Stromversorgung eingeben. Der Mikrocontroller wird nicht in die Rückkopplungsschleife der Stromversorgung eingebunden und der Stromversorgungskreis wird nicht geändert. Diese Möglichkeit ist die einfachste.
Zweitens erweitert der Mikrocontroller den AD, erkennt ständig die Ausgangsspannung des Netzteils und passt den DA-Ausgang entsprechend der Differenz zwischen der Ausgangsspannung des Netzteils und dem eingestellten Wert an, steuert den PWM-Chip und steuert indirekt das Netzteil. Auf diese Weise wurde der Mikrocontroller in die Rückkopplungsschleife des Netzteils eingefügt. Anstatt des ursprünglichen Vergleichs der Verstärkungsverbindung programmiert das Mikrocontrollerprogramm, einen komplexeren PID-Algorithmus zu verwenden.
Drittens erweitert der Mikrocontroller die AD-Funktion, erkennt ständig die Ausgangsspannung des Netzteils und steuert die Stromversorgung direkt entsprechend der Differenz zwischen der Ausgangsspannung des Netzteils und dem eingestellten Wert durch die Ausgabe einer PWM-Welle. Auf diese Weise greift der Mikrocontroller am meisten in die Arbeit des Netzteils ein.
Die dritte Möglichkeit besteht darin, das Schaltnetzteil gründlich über einen Mikrocontroller zu steuern. Allerdings sind die Anforderungen an den Mikrocontroller auch am höchsten. Der Mikrocontroller muss schnell genug arbeiten und eine PWM-Welle mit ausreichend hoher Frequenz ausgeben können. Ein solcher Mikrocontroller ist natürlich auch teuer.
Die Geschwindigkeit von Mikrocontrollern der DSP-Klasse ist hoch genug, doch ihr aktueller Preis ist auch sehr hoch. Aus Kostengründen sollte sie nicht verwendet werden, da ihr Anteil an den Kosten der Stromversorgung zu groß ist.
Günstige Mikrocontroller der AVR-Serie sind die schnellsten und verfügen über PWM-Ausgang. Sie können in Betracht gezogen werden. Die Betriebsfrequenz des AVR-Mikrocontrollers ist jedoch immer noch nicht hoch genug und kann kaum genutzt werden. Hier berechnen wir speziell, welches Niveau der AVR-Mikrocontroller erreichen kann, der das Schaltnetzteil direkt steuert.
AVR-Mikrocontroller, die höchste Taktfrequenz beträgt 16 MHz. Wenn die PWM-Auflösung 10- Bit beträgt, ist die Frequenz der PWM-Welle auch die Betriebsfrequenz des Schaltnetzteils 16000000/1024=15625 (Hz). Das Schaltnetzteil arbeitet bei dieser Frequenz offensichtlich nicht ausreichend (im Audiobereich). Nehmen wir dann die PWM-Auflösung von 9 Bit, beträgt die Betriebsfrequenz des Schaltnetzteils diesmal 16000000/512=32768 (Hz), was außerhalb des Audiobereichs verwendet werden kann, aber immer noch einen gewissen Abstand zur Betriebsfrequenz moderner Schaltnetzteile aufweist.
Es muss jedoch beachtet werden, dass die {{0}}-Bit-Auflösung bedeutet, dass die Leitungs-/Ausschaltzeit der Leistungsröhre in diesem Zyklus in 512 Teile unterteilt werden kann, während die Leitungsdauer allein, bei einem angenommenen Arbeitszyklus von 0,5, nur in 256 Teile unterteilt werden kann. Wenn man berücksichtigt, dass die Impulsbreite und die Stromversorgungsleistung keine lineare Beziehung haben, ist mindestens ein weiterer Abschlag erforderlich, d. h. die Stromversorgungsleistung kann nur auf maximal 1/128 gesteuert werden, unabhängig davon, ob sich die Last ändert oder die Netzversorgungsspannung ändert, kann der Steuerungsgrad nur bis zu diesem Punkt erreicht werden.
Beachten Sie auch, dass es nur eine PWM-Welle gibt, die oben beschrieben wurde und unsymmetrisch ist. Wenn Sie Push-Pull-Betrieb (einschließlich Halbbrücke) wünschen, benötigen Sie zwei PWM-Wellen. Die oben genannte Regelgenauigkeit sollte halbiert werden, kann nur auf etwa 1/64 geregelt werden. Die Stromversorgung erfordert keine hohe Ladeleistung, wie z. B. Batterien. Dies kann die Nutzungsanforderungen erfüllen, aber für die Anforderungen an die Ausgangsgenauigkeit der Stromversorgung ist dies nicht ausreichend.
