Проектиране на DC импулсно захранване за едночипов микрокомпютър
Основният метод за управление на захранването в режим на превключване е да се използва интегрална схема с модулация на ширината на импулса за извеждане на PWM импулси и да се използва аналогов PID регулатор за модулация на ширина на импулса. Този метод на управление има определени грешки и веригата е относително сложна. Тази статия представя импулсно захранване с широк диапазон на непрекъснато регулируемо изходно напрежение, управлявано от високопроизводителния микроконтролер μ psd3354 от ST company. Микроконтролерът директно генерира PWM вълни и извършва цифрово управление на главната верига на импулсното захранване. Веригата е проста и мощна.
Принцип и цялостен дизайн на система за захранване с постоянен ток
1.1 Принцип на системата
Тази система за захранване с постоянен ток се състои от две части: главната верига на импулсното захранване и управляващата верига. Основната верига обработва главно електрическа енергия, докато управляващата верига обработва главно електрически сигнали. Отрицателната обратна връзка се използва за формиране на система за автоматично управление. Превключващото захранване приема метод на управление с ШИМ и отклонението се получава чрез сравняване на даденото количество и количеството на обратната връзка. Изходът на PWM се управлява от цифров PID регулатор за управление на изхода на импулсното захранване. Сред тях, PID регулирането и PWM изходът се контролират от софтуер, използващ микроконтролерна система.
1.2 Цялостен дизайн на системата
Хардуерната част на системата се състои от входни и изходни коригиращи и филтриращи вериги, части за преобразуване на мощността, задвижващи вериги, микроконтролерни системи и спомагателни вериги. Фигура 1 показва структурната диаграма на DC захранване, управлявано от микроконтролер.
Както може да се види, 50Hz и 220V променливотоково захранване се филтрира от филтъра на мрежата, за да се елиминират смущенията от мрежата, и след това влиза във филтъра на входния токоизправител за коригиране и филтриране, преобразувайки го в сигнал за постоянно напрежение. Сигналът за постоянен ток се преобразува във високочестотен променлив сигнал чрез верига за преобразуване на мощността, а високочестотният променлив сигнал след това се преобразува в изходно постоянно напрежение чрез изходна коригираща и филтрираща верига [1]. Контролната верига приема метод на модулация на ширината на импулса PWM, а управляващият сигнал PWM с регулируема ширина на импулса, генериран от микроконтролера, се обработва от управляващата верига, за да задвижи веригата за преобразуване на мощността да работи. Използвайки високоскоростен ADC преобразуващ канал на микроконтролер за събиране на изходно напрежение на редовни интервали и сравняването му с очакваната стойност, PID настройката се извършва въз основа на неговата грешка. Веригата за получаване на напрежение реализира придобиването на постоянно напрежение V0 и го съпоставя с обхвата на аналоговото входно напрежение на A/D преобразувателя. В случай на повреди при пренапрежение, свръхток и късо съединение в импулсното захранване, защитната верига играе защитна роля за захранването и товара. Допълнителното захранване осигурява постоянен ток за управляващи вериги, задвижващи вериги и др.
2. Дизайн на основната схема на превключвателно захранване
Главната верига на импулсното захранване се използва за завършване на преобразуването на DC-AC-DC. Основната верига на системата използва пълен мостов DC-DC преобразувател, както е показано на фигура 2. Устройството за превключване на мощността, използвано в тази система, е IGBT модул от серия BSM 50GB120DN2 от компанията EUPEC. Всеки модул е полумостова конструкция, така че в пълната мостова система са необходими два модула. Всеки модул е вграден с диод с бързо свободно завъртане.
