Mikrokontrollerek és kapcsolási feszültségforrások vezérlése; Elektronika-Ma
Bevezetés
Az áramellátás, amely a legtöbb elektronikus rendszer szerves része, ma jelentős piacot jelent, rendkívüli mértékben növekszik. Sok éven át az áramellátási projektek analóg és félvezető alkatrészek komplex kombinációjából álltak. A kapcsolási feszültségforrások (SMPS) aránya növekszik, felváltva a hagyományos lineáris forrásokat.
Valójában a jelenlegi becslések azt mutatják, hogy az áramellátás-gyártók bevételeinek több mint a felét a kapcsolt tápegységek értékesítése adja.
A kapcsolási feszültségforrás számos előnyt kínálhat a lineáris forrással szemben, például sokkal nagyobb hatékonyságot, szélesebb működési tartományokat, alacsonyabb árat, kisebb méretet, különösen nagy teljesítményű alkalmazásokhoz. A kapcsolóforrás számos előnye azonban napjainkra már normális elvárássá vált a feszültségforrás teljesítményével szemben, és a tervezők digitális vezérlőhurkokat kívánnak megvalósítani a nagyobb hatékonyság és teljesítmény biztosítása, az alkatrészek számának csökkentése, a biztonság és a biztonság növelése érdekében. új funkciók hozzáadásának képessége.
Mi a kapcsolási feszültségforrás?
Módszerek a kapcsolási feszültségforrások vezérléséhez
Kapcsolóforrásban a PWM (modulátor) és a szinkron FET vezérlő vezérlőhurkot általában analóg technikákkal hajtják végre. Lehetséges volt ezeknek az analóg technikáknak a digitális vezérlés bizonyos formáival való helyettesítése, de a közelmúltig ezeknek a technikáknak és alkatrészeknek a költsége a legkülönlegesebb alkalmazásoknál is túl magas volt.
Ennek eredményeként a legtöbb SMPS-tervező még mindig nem ismeri a digitális vezérlési technikákat, és eltérő és bizalmas analóg áramköri megoldásokat kívánnak kifejleszteni, hogy gazdaságosak és versenyképesek legyenek a kapcsolási feszültség piacán.
Mikrovezérlők feszültségtervezési sémákban
A digitális vezérlőhurkok funkciói mellett az egyszerű mikrovezérlők már számos SMPS-sémában megtalálják a helyüket, biztosítva a vezérlést, a felügyeletet, a determinisztikus funkciókat és a kommunikációt (általában az I2CTM alapján - például a PMBusTM szabvány alapján). A legegyszerűbb szinten a mikrovezérlők számos „ON/OFF” típusú determinisztikus funkciót tudnak biztosítani a tápellátó rendszerekben, például a zökkenőmentes indítást, az indítási szekvenálást, a feszültségfigyelést és a működési zavarok észlelését/helyreállítását. Egyes SMPS projektek mikrovezérlőt használnak a vezérlőhurok figyelemmel kísérésére, amely egy meglévő dedikált vezérlőeszköz arányos vezérlését biztosítja. A kifejezetten az áramellátási piacra tervezett fejlett mikrovezérlők vegyes jelet, chipen belüli erőforrásokat biztosíthatnak a szükséges alkatrészek számának minimalizálása érdekében, és egyre aktívabb szerepet játszhatnak az SMPS vezérlőhurok topológiák ellenőrzésében. Mindezekben az esetekben azonban maga a vezérlő hurok is analóg funkció marad, mivel a mikrovezérlők nem rendelkeznek a hurok digitális kezeléséhez szükséges feldolgozási teljesítménnyel.
A digitális vezérlőkör előnyei
Egyéb előnyök, amelyeket csak a teljesen digitális vezérlés biztosít, tartalmazzák: olyan válaszjellemző képességét, amely nem érhető el analóg vezérlőhurokban; gyorsabb válasz a hurokszűrő "előzetes betöltésével". Ezenkívül olyan funkciók is rendelkezésre állnak, mint: automatikus rendszerkalibrálás, hőmérséklet-kompenzáció, bemeneti feszültség és terhelés, szinkronizálás az áramátalakítás és a külső események között, gyors kapcsolási lehetőség.
A teljesen digitális tervezéshez szükséges integrált feldolgozási képesség tartalmazhat más, korábban említett funkciókat, például: feszültségfigyelés és lekapcsolás túlfeszültség vagy alacsony feszültség esetén, távmérés, zökkenőmentes indítás, áramellátás szekvencia készítése, hibamegoldás, hibaelhárítás működés, ventilátor vezérlés, soros kommunikáció - nincs szükség további processzorra.
Míg a digitális vezérlés általános előnyei nagyon egyértelműek, a megvalósítással kapcsolatos költségek csak azokra az alkalmazásokra korlátozódtak, amelyek valóban fejlett vezérlési funkciókat igényeltek.
Gazdasági digitális ellenőrzés megvalósítása
A digitális jelszabályozók (DSC-k) - a nagy teljesítményű mikrovezérlők új osztálya integrált jelfeldolgozási képességgel - most biztosítják a feldolgozási teljesítményt, amely a teljesen digitális vezérlő hurok gazdaságos megvalósításához szükséges a legtöbb áramellátási alkalmazáshoz.
A fent leírt három modul ötvözésével alacsony késleltetésű, nagyon rugalmas, nagy felbontású vezérlőhurkokat kapunk a feszültség és az áram visszacsatolásához.
Az új SMPS DSC eszközök nagy teljesítményű perifériákat és nagy teljesítményű dsPIC alapszoftvert ötvöznek, hogy a digitális vezérlő hurok megvalósításának költséghatékonyabb módját biztosítsák.
következtetések
A kapcsoló tápegységekről elismerten nagyobb hatékonyságot, kis méretet és nagyobb rugalmasságot nyújtanak, mint a lineáris tápegységek. Az ilyen rendszerhez gyakran hozzáadnak egy egyszerű mikrovezérlőt a további vezérlési és kommunikációs funkciók érdekében. A mikrovezérlőt ritkán használták a vezérlő hurokban, amely a legutóbbi időkig a különböző összetettségű analóg sémák területe volt.
Míg a teljesen digitális vezérlőkör megvalósításának előnyei gyorsan megérthetők, a jelenlegi megvalósítási módszer továbbra is drága és összetett feladat maradt - és minden bizonnyal meghaladja a szokásos mikrovezérlő képességeit.
Éppen ezért egy új osztályú mikrovezérlőket fejlesztettek ki, integrált jelfeldolgozási kapacitással, amely a szükséges feldolgozási sebességet az áramellátás tervezőinek rendelkezésére bocsátotta. Speciális perifériás modulok hozzáadásával ezek a digitális jelszabályozók lehetővé teszik a nagy hatékonyságú és rugalmasságú források, valamint a forrásokon belül első alkalommal megvalósítható funkciók egész sorának megvalósítását.