एनएपी * - कोर इंडिपेंडेंट पेरिफेरल

बिजली की आपूर्ति स्विचन में माइक्रोकंट्रोलर
भाग 3

पिछले भागों ( भाग 1 , भाग 2 ) में चर्चा की गई थी कि कैसे माइक्रोचिप माइक्रोकंट्रोलर्स के परिधीय स्वतंत्रता को विभिन्न परिधीय मॉड्यूलों के बीच कनेक्शन स्थापित करके "ईंटों" से बिजली की आपूर्ति स्विच करने के PWM नियंत्रकों के निर्माण की अनुमति मिलती है। यदि हम उपरोक्त वर्णित PWM नियंत्रकों में नई "ईंटें" जोड़ते हैं, तो हमें नए कार्य मिलेंगे। विचार करें कि और क्या किया जा सकता है।

सुविधा स्वचालन

बिजली इकाई की सुरक्षा

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में एक महत्वपूर्ण मुद्दा सुरक्षात्मक कार्यों का प्रावधान है। यदि प्रतिक्रिया टूट गई है, तो ऐसी परिस्थितियां हो सकती हैं जब बिजली स्विच एक अमान्य समय के लिए खुला होगा।

कोर-स्वतंत्र बाह्य उपकरणों (CIP) के साथ PIC माइक्रोकंट्रोलरों में एक सीमा फ़ंक्शन (हार्डवेयर लिमिट टाइमर, HLT) के साथ टाइमर होता है।

स्वचालित सुरक्षा के साथ पीडब्लूएम नियंत्रक के कार्यान्वयन के उदाहरण पर विचार करें (आउटपुट पल्स की चौड़ाई और ऑटो पावर बंद होने की संभावना को सीमित करना)।

अंजीर। 3.1। PWM नियंत्रक

टाइमर HLT1 - MOSFET की खुली स्थिति के लिए समय सीमा निर्धारित करता है, टाइमर HLT2 - ऑफ टॉफ की स्थिति के लिए समय निर्धारित करता है।

COG - पूरक आउटपुट जेनरेटर - MOSFET कंट्रोल सिग्नल जेनरेट करता है।

एल्गोरिथम (माइक्रोकंट्रोलर की परिधि का आरंभीकरण):

• HLT2 टाइमर COG (यानी, MOSFET) और कॉकस HLT1 को शामिल करने की पहल करता है। अधिष्ठापन और वोल्टेज rsense के माध्यम से वर्तमान बढ़ता है। जब वोल्टेज Vref के साथ मेल खाता है, तो तुलनित्र को ट्रिगर किया जाता है।
• सामान्य मोड में, तुलनित्र COG को रीसेट करता है, उसी समय जैसे COG, HLT2 (Toff) को रीसेट किया जाता है।
• तुलनित्र संकेत को कुछ समय के लिए खाली कर दिया जाता है जब बिजली का स्विच बंद हो जाता है, जिससे झूठे अलार्म को रोका जा सकता है जो हस्तक्षेप से उत्पन्न हो सकता है (चित्र 3.1 में, तुलनित्र संकेत तुलनित्र पर स्पष्टता के लिए सेट किया गया है, वास्तव में, कोर्निंग फ़ंक्शन COG मॉड्यूल की एक विशेषता है, यह नहीं है) तुलनित्र से संकेत प्राप्त करता है)।
  चित्र 3.2 ऐसे PWM नियंत्रक के संचालन की व्याख्या करता है।

चित्र 3.2। PWM नियंत्रक (छवि। 3.1) के संचालन की व्याख्या करने वाले वोल्टेज आरेख।

यदि तुलनित्र सुरक्षित समय Tzt। के दौरान काम नहीं करता है, तो सीमा टाइमर HLT1 COG को रीसेट करेगा और पावर स्विच के खुले समय को सीमित करेगा। कुंजी के लिए एक लंबे समय तक खुलने का समय खुली प्रतिक्रिया का मतलब हो सकता है, पावर ट्रांजिस्टर या इंडक्शन की खराबी।

COG मॉड्यूल में ब्लॉकिंग ऑपरेशन के लिए एक फ़ंक्शन होता है, जिस स्थिति में प्रोग्राम इसे अनलॉक कर सकता है। इसका उपयोग डायग्नोस्टिक्स के लिए किया जा सकता है - अगर एचएलटी 1 को लगातार ट्रिगर किया जाता है, तो प्रोग्राम पीडब्लूएम नियंत्रक को बंद कर सकता है और खराबी का संकेत दे सकता है।

नरम शुरुआत

यदि पीडब्लूएम अवधि के दौरान ऊर्जा इंडक्शन में रहती है, तो कई अवधियों में यह संतृप्ति को जन्म दे सकता है। उसी समय, स्रोत के प्रारंभ में, आउटपुट वोल्टेज शून्य है और वोल्टेज प्रतिक्रिया अभी तक काम नहीं करती है। यानी पावर इंडक्शन को संतृप्त करने के लिए स्थितियां बनाई जाती हैं।

वोल्टेज नियंत्रण में एक नरम शुरुआत अधिष्ठापन को बढ़ाकर या कर्तव्य चक्र में एक और वृद्धि के साथ शुरुआत में कम शुल्क चक्र का गठन करके प्राप्त किया जा सकता है।
स्रोत को शुरू करते समय फीडबैक लूप की धारा को सीमित करके वर्तमान नियंत्रण में नरम शुरुआत को महसूस किया जा सकता है।

उदाहरण: अधिकतम वर्तमान सीमा के साथ नरम शुरुआत। DAC और तुलनित्र C2 न्यूनतम पीक करंट को सीमित करता है, DAC वोल्टेज धीरे-धीरे प्रोग्रामेटिक रूप से बढ़ता है। जब Vout मानक पर पहुंचता है, तो C1 तुलनित्र काम करना शुरू कर देता है, जिससे आप नरम स्टार्ट सर्किट और वर्तमान सीमा (DAC + Comp2) को डिस्कनेक्ट कर सकते हैं।

चित्रा 3.3। नरम शुरुआत समारोह के साथ PWM नियंत्रक।

सुरक्षा बढ़ाएँ

आउटपुट वोल्टेज का विश्लेषण करने के लिए C2 तुलनित्र जोड़ना COG मॉड्यूल को बंद करने में मदद करेगा जब आउटपुट वोल्टेज ओवर वोल्टेज सीमा (लोड में खुले सर्किट के खिलाफ सुरक्षा, अंजीर देखें। 3.4) के ऊपर बढ़ जाता है।

सुरक्षा के बिना नियंत्रक	आउटपुट ओवरवॉल्टेज कंट्रोलर

चित्र 3.4
इसी तरह, अतिरिक्त तापमान आदि के खिलाफ सुरक्षा को व्यवस्थित करना संभव है।

अधिकतम कर्तव्य चक्र सीमा

पहले, इस तरह के फ़ंक्शन के कार्यान्वयन को वोल्टेज नियंत्रण के साथ PWM नियंत्रकों में माना गया था, कार्यान्वयन विकल्प के लिए, 3.1 देखें।

सामान्य मोड में वर्तमान नियंत्रण वाले नियंत्रकों में, आउटपुट PWM इनपुट PWM (संदर्भ) के सामने से चालू होता है, और प्रतिक्रिया सिग्नल से रीसेट होता है - वर्तमान तुलनित्र। आउटपुट दालों के कर्तव्य चक्र को सीमित करने के लिए, एक संदर्भ पीडब्लूएम का उपयोग किया जा सकता है, जिनमें से कर्तव्य चक्र को अधिकतम विकसित आईपीएस टोपोलॉजी के लिए चुना गया है। फिर, पीडब्लूएम के संदर्भ में गिरावट पर, सीओजी मॉड्यूल (चित्र 3.5 देखें) को जबरदस्ती रीसेट करना संभव है।

चित्रा 3.5। पीडब्ल्यूएम नियंत्रक सीमित शुल्क चक्र उत्पादन दालों के साथ।

आंतरिक संकेतों और डायग्नोस्टिक्स तक पहुंच

जबकि कर्नेल इंडिपेंडेंट पेरिफेरल स्विचिंग पॉवर सप्लाई का PWM कंट्रोलर बनाता है और कंट्रोल लूप की प्रतिक्रिया को बंद कर देता है, माइक्रोकंट्रोलर कोर मापने, डायग्नोस्टिक और कम्युनिकेशन फंक्शन्स की अनुमति देता है। माइक्रोकंट्रोलर इंडक्शन के माध्यम से चोटी और औसत वर्तमान को मापने में सक्षम है, एक सॉउथॉथ क्षतिपूर्ति संकेत। समय मापदंडों की माप के साथ, यह माइक्रोकंट्रोलर कोर को गणितीय गणना करने और प्रत्यक्ष माप के माध्यम से उपलब्ध नहीं होने वाली जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है।

मापा त्रुटि वोल्टेज Verr, PRG, और IL_min का उपयोग करके, धाराओं ILpeak और IL_avg की गणना की जा सकती है।

ड्यूटी साइकिल माप और IL_avg ज्ञान Iin_avg और Iout_avg की गणना करने की अनुमति देते हैं। Vin, Vout, Iin_avg, Iout_avg का उपयोग करके, आप शक्ति स्रोत की शक्ति और दक्षता का मूल्यांकन कर सकते हैं।

संचार इंटरफेस बाहरी नियंत्रण, डेटा स्थानांतरण और नैदानिक ​​जानकारी की अनुमति देता है। सॉफ्टवेयर संसाधन आपको संचार प्रोटोकॉल स्टैक को लागू करने की अनुमति देते हैं।

एक उदाहरण के रूप में, माइक्रोकंट्रोलर ऊर्जा स्रोतों के लिए विशेष माइक्रोचिप्स के उपयोग के बिना भंडारण बैटरी के साथ वैकल्पिक स्रोतों से बिजली उत्पादन प्रणालियों में उपयोग किया जा सकता है। इस तरह के अनुप्रयोग के लिए, ऊर्जा रूपांतरण और बैटरी चार्ज को एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। सौर कन्वर्टर्स और संचार प्रोटोकॉल में अधिकतम ऊर्जा बिंदु (एमपीपीटी) खोजने के कार्य सॉफ्टवेयर में कार्यान्वित किए जाते हैं। यूजर इंटरेक्शन इंटरफ़ेस को माइक्रोकंट्रोलर के इनपुट / आउटपुट पोर्ट के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है। इस प्रकार, इस तरह की प्रणाली के कई कार्यों को एक एकल माइक्रोकंट्रोलर (छवि 3.6 देखें) पर लागू किया जा सकता है, और कई माइक्रोकिरेट्स और एमके का उपयोग नहीं करते हैं।

चित्र 3.6।

कोर से स्वतंत्र, बाह्य उपकरणों को कई अन्य कार्यों की अनुमति देता है: वर्तमान को सीमित करना या ओवरहीटिंग के दौरान स्रोत को बंद करना, आंतरायिक वर्तमान मोड को निरंतर चालू मोड में बदलना, आदि, आईआईपीएस को चालू करने के अनुक्रम को नियंत्रित करना, स्विचिंग आवृत्ति को ट्यून करने के लिए आवृत्ति कड़वा प्रदर्शन करना और / या घटाना। (स्मीयरिंग) स्रोत के हस्तक्षेप स्पेक्ट्रम।

एकल-चरण या एकल-चैनल IIP के कार्यान्वयन के लिए कोर से स्वतंत्र एमके परिधि पर पीडब्लूएम नियंत्रकों के कार्यान्वयन पर चर्चा की गई थी।

PIC16F176x / 177x माइक्रोकंट्रोलर परिवारों में एक ही प्रकार के 4 परिधीय सेट होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का उपयोग ऊर्जा कनवर्टर के निर्माण में किया जा सकता है। इस प्रकार, इन परिवारों के नियंत्रक मल्टी-चैनल या मल्टी-स्टेज IIP और ऊर्जा कन्वर्टर्स के मूल हो सकते हैं।

माइक्रोकंट्रोलर कार्यक्रम

व्यावहारिक रूप से कोर के एक परिधीय स्वतंत्र पर कार्यान्वयन के साथ एक आईआईपी को माइक्रोकंट्रोलर के कोर से हस्तक्षेप की आवश्यकता नहीं होती है। माइक्रोकंट्रोलर का कार्य परिधि के प्रारंभिक कॉन्फ़िगरेशन तक कम हो जाता है, जिसके बाद फ़ंक्शंस / मॉड्यूल फीडबैक सिग्नल के लिए स्वायत्त रूप से काम करते हैं। नियंत्रक को परिधीय इंटरैक्शन एल्गोरिदम को संसाधित करने और बदलने में न्यूनतम भागीदारी की आवश्यकता हो सकती है, उदाहरण के लिए, एक नरम शुरुआत के दौरान, स्रोत आउटपुट मापदंडों को बदलना, आपातकालीन परिस्थितियों को काम करना, आदि।

इसलिए, कोर और माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्राम अपने अंतर्निहित कार्यों के कई प्रदर्शन कर सकते हैं - नियंत्रण, नियंत्रण उपकरण के साथ एक इंटरफ़ेस प्रदान करना, मोड का संकेत, आदि।

माइक्रोचिप वेबसाइट पर आप PMbus, DALI, DMX इंटरफेस के कार्यान्वयन को पा सकते हैं, जो ऊर्जा कन्वर्टर्स के साथ विभिन्न प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

डिबगिंग

सिस्टम को डीबग करने के लिए, पावर यूनिट के लेआउट के साथ शुरू करना आवश्यक नहीं है। कुछ कार्यों के लिए, MC के संसाधन और परिधीय दोनों कनवर्टर के नियंत्रण तर्क को बनाने और आउटपुट कनवर्टर टोपोलॉजी के प्रतिक्रिया संकेतों का अनुकरण करने के लिए संभव बनाते हैं।

टोपोलॉजी	योजना

चित्र 3.7। चोटी के वर्तमान मूल्य को मापने के साथ एक PWM नियंत्रक डिबगिंग के लिए एक sawtooth संकेत के गठन का एक उदाहरण।

योजना	चार्ट

चित्र 3.8। पीडब्लूएम नियंत्रक को वर्तमान के पीक मान को मापने और इंडक्शन में शून्य करंट का पता लगाने के लिए आरी के संकेतों के गठन का एक उदाहरण है।

परिणाम

लचीले ढंग से बाह्य उपकरणों को कॉन्फ़िगर करने की क्षमता ऊर्जा कन्वर्टर्स के लिए पीडब्लूएम नियंत्रकों के निर्माण सहित विभिन्न कार्यों में एक ही एमसी के सामान्य अनुप्रयोग का उपयोग करना संभव बनाती है।

कोर से स्वतंत्र परिधीय खुद में और दिलचस्प हैं, लेकिन सबसे बड़ा लाभ कार्यात्मक ब्लॉकों के संश्लेषण की संभावना से आ सकता है, अर्थात। विशिष्ट समस्याओं को हल करने के लिए कई परिधीय मॉड्यूल का साझाकरण। इस मामले में, कोर की घड़ी की गति, गति और बिट गहराई, सड़क के किनारे जाती है - हार्डवेयर भाग विशेष कार्य करता है, और कर्नेल उत्पाद के सॉफ्टवेयर समर्थन में लगा हुआ है।

साहित्य का इस्तेमाल किया और अध्ययन के लिए सिफारिश की:

1. माइक्रोचिप वेब साइट: http://www.microchip.com/promo/dspic33-gs-digital-power
2. PIC माइक्रोकंट्रोलर्स में विन्यास योग्य तर्क कोशिकाएं https://geektimes.ru/post/278718/
3. माइक्रोचिप माइक्रोकंट्रोलर I / O पोर्ट। https://geektimes.ru/post/279374/
4. TB3119। पूरक आउटपुट जेनरेटर तकनीकी संक्षिप्त। www.microchip.com
5. स्विच किए गए इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम की गतिशीलता और नियंत्रण। अध्याय 2. पल्स-चौड़ाई मॉडुलन http://www.springer.com/978-1-4471-2884-7
6. TB3155। 8-बिट पीआईसी माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग करके डायोड इम्यूलेशन के साथ मल्टीप्लेज़ इंटरलीव्ड पीडब्लूएम नियंत्रक। www.microchip.com
7. TB3153। प्रोग्राम रैंप जेनरेटर के साथ कार्यान्वित नमूना कार्य। www.microchip.com
8. कीथ बिलिंग्स, टेलर मोरे। स्विचमोडे बिजली की आपूर्ति पुस्तिका
9. मार्टी ब्राउन। बिजली की आपूर्ति रसोई की किताब।
10. AN2122। फ्लाईबैक SMPS कंट्रोल यूनिट के रूप में एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करना। http://www.microchip.com
11. 20097 PC7। कोर इंडिपेंडेंट पेरिफेरल (CIP) का उपयोग कर इंटेलिजेंट पावर कन्वर्टर्स डिजाइन करना
    माइक्रोचिप मास्टर प्रशिक्षण 2016।
12. AN2456। एक स्विच्ड मोड पावर सप्लाई कंट्रोलर में विन्यास। http://www.microchip.com