50 warna tunggul *. Mikrokontroler dalam mengalihkan catu daya. Bagian 2

NAP * - Inti Independen Periferal

Mikrokontroler dalam mengalihkan catu daya
Bagian 2

Pada bagian sebelumnya dari artikel , kami mempertimbangkan opsi untuk membangun pengontrol PWM "tipikal" dari Switching Power Supply (IIP), opsi implementasi pengontrol PWM berdasarkan pada rintisan dan beberapa topologi IIP.
Kami akan terus berkenalan dengan kemampuan Core Independent Peripherals sebagaimana diterapkan pada tugas membangun catu daya switching.

Konverter sinkron

Jika tegangan output cukup rendah dan menjadi sebanding dengan penurunan pada dioda, maka efisiensi sumber turun secara signifikan. Untuk meningkatkan parameter IIP, dioda dapat diganti dengan MOSFET, penurunan tegangan yang jauh lebih rendah daripada dioda dalam koneksi langsung. Kami mendapatkan konverter yang sinkron.

Fig. 2.1.a. Konverter uang

Fig. 2.1.b. Konverter sinkron step-down

Untuk pembentukan dua sinyal PWM antiphase, modul periferal untuk menghasilkan sinyal output gratis (COG) dimaksudkan.

Generator Sinyal Pelengkap

memungkinkan Anda untuk mengontrol periode dan siklus tugas satu atau dua output komplementer menggunakan dua sumber sinyal input. Bersama dengan kemampuan untuk mengontrol parameter kunci, seperti waktu mati, blanking, fase, polaritas, auto-shutdown dan auto-recovery, modul COG menyediakan alat yang kuat untuk membangun inti pengontrol PWM. Generator sinyal pelengkap dalam mikrokontroler Microchip 8-bit sepenuhnya otonom dan dalam kasus umum tidak memerlukan intervensi inti MK. Untuk kenalan lebih rinci dengan COG, saya sarankan merujuk pada deskripsi teknis TB3119 [4].

Modul COG agak mirip dengan pemicu SR, ia juga memiliki pengaturan dan reset input, tetapi bekerja pada peristiwa (Rising Event dan Falling Event). Peristiwa direkam baik di bagian depan / resesi, dan pada tingkat sinyal input yang dipilih. Sinyal input dapat berupa eksternal (port input), atau internal (timer, PWM, pembanding, sel logika yang dapat dikonfigurasi, dll.). Output dari generator sinyal komplementer mampu beroperasi dalam berbagai mode: setengah jembatan, jembatan penuh, tarik-dorong, PWM. Sinyal keluaran dibentuk dengan mempertimbangkan tugas waktu meter, pengosongan, fase penundaan dan polaritas. Sebagai aturan, port output modul COG memiliki kapasitas muat yang meningkat (50-100mA).

Untuk melindungi tahap daya output, input tripping disediakan, oleh peristiwa di mana output modul ditransfer ke keadaan aman (0, 1 atau 3 state). Jika alarm menghilang, modul dapat dihidupkan secara otomatis, atau diperlukan intervensi program.

Modul COG memungkinkan penggunaan topologi dengan transformator, yang umumnya digunakan untuk SMPS yang diisolasi secara galvanis.

Saat membuat konverter menggunakan transformator, mode kontrol tegangan dan arus dengan kontrol proporsional atau histeris juga digunakan, yaitu. semua sama yang dianggap sebelumnya pada bagian pertama artikel.

Fig. 2.2. Topologi IPS dengan transformer

Gambar 2.3. Mode kontrol tegangan histeresis. Opsi dengan tegangan output tetap dan dapat disesuaikan.

Fig. 2.4. Mode kontrol histeretik saat ini

Fig. 2.5. Mode kontrol saat ini dengan kontrol proporsional.

Multiphase Alternating PWM Control

Dalam konverter multifase, mode operasi interleaved sering digunakan, di mana pemisahan saat ini digunakan antara beberapa topologi paralel yang identik. Topologi ini memungkinkan Anda untuk mendapatkan pemfilteran yang lebih efisien (lebih sedikit arus riak), mengurangi ukuran sumber (lebih sedikit saringan), dan meningkatkan efisiensi.

Konverter interleaved terdiri dari beberapa saluran yang identik, input dan output yang digabungkan, tetapi fase kontrol dari konverter tersebut bergeser 360 ° / n, di mana n adalah jumlah fase.

Untuk konverter boost bergantian dua fase, dua saluran beroperasi dalam antiphase - dua sinyal PWM bergeser 180 ° satu sama lain.

Diagram disederhanakan ditunjukkan pada Gambar. 2.6. [5]. Kunci S1 dan S2 dibuka secara bergantian. Ketika kunci S1 terbuka, S2 ditutup, kemudian L1 diisi, dan L2 memberikan energi yang terakumulasi sebelumnya ke beban. Selanjutnya, saluran bergantian.

Gambar 2.6. Ilustrasi tentang bagaimana catu daya switching berinteraktif bekerja.

Di bawah ini adalah diagram konverter step-up bolak-balik dua fase [6].
Konverter beroperasi dengan memantau nilai arus puncak dengan satu loop umpan balik tegangan umum, yang menyediakan kontrol dua loop arus independen. Pengontrol menyediakan penyeimbangan arus antara fase, perlindungan terhadap korsleting dan riak rendah selama transisi antara mode konduksi kontinu dan intermiten.

Untuk perbaikan sinkron, diperlukan langkah-langkah tambahan untuk mencegah arus mengalir kembali ke input ketika induktansi berhenti pemakaian dalam mode konduktivitas tak terputus (DCM). Sakelar atas konverter sinkron harus dimatikan ketika arus dalam induktansi menjadi nol.

Gbr.2.7. Peningkatan sinkron interleave dua fase

Gambar 2.8. Konverter buck sinkron interleave dua fase

Gambar 2.9. Konverter flyback interleave dua fase

Gambar 2.10. Konverter linear interleave dua fase

Rincian berbagai opsi untuk Interleaved IIPs berdasarkan mikrokontroler PIC diberikan pada TB3155 [6].

Kontrol frekuensi variabel

Dalam contoh sebelumnya, frekuensi pemicu PWM diatur oleh timer, mis. menerapkan kontrol dengan frekuensi PWM tetap.

Metode kontrol dengan frekuensi tetap akan kehilangan efisiensi pada beban rendah, karena telah memperbaiki kehilangan kunci. Karena kami sedang mempertimbangkan solusi pada mikrokontroler, kami dapat dengan mudah memberikan frekuensi switching variabel tergantung pada arus beban dan mode operasi konverter.

Dalam sebuah pengontrol dengan frekuensi PWM tetap, mode arus terputus-putus paling mudah diterapkan ketika arus tidak mengalir melalui elemen konverter mana pun.

Gambar 2.11. Mode saat ini terputus-putus.

Periferal Independen dari inti dapat membantu dalam penerapan mode konduksi kritis ketika arus mencapai nol. Dalam hal ini, pengontrol PWM secara otomatis mengubah frekuensi switching menjadi dalam mode konduksi kritis.

Gambar 2.12. Mode konduksi arus kritis.

Periferal yang dapat dikonfigurasi memungkinkan Anda menerapkan algoritme lain: jika Anda mengatur sinyal pembanding untuk mereset timer, Anda dapat menerapkan kontrol dengan waktu mati (Waktu Tidak Aktif) atau dengan waktu tetap (Waktu Tetap atau Waktu Tetap Konstan).

Manajemen dengan waktu pengaktifan yang tetap memungkinkan Anda membangun IPS dengan korektor daya [7].

Gambar 2.13. Kontroler PWM yang dikontrol tegangan dalam konfigurasi fixed-on-time (COT) dalam mode konduksi kritis.

Jadi, kami memeriksa beberapa topologi IIP. Semua periferal yang diperlukan untuk implementasi pengontrol PWM terdapat dalam mikrokontroler seri PIC16F176x. Kami dapat menerapkan salah satu dari topologi yang dijelaskan di pinggiran independen inti, yaitu fungsi pengendali PWM yang dijelaskan tidak tergantung pada kecepatan kernel.

Dilanjutkan ...