Лабораторный блок питания за один день 2

[Livemaker]

Прежде, чем делать что-то новое (условно), нужно хорошенько вникнуть в теорию и предположить ожидаемый результат.
Задача такая: управлять силовой частью обсуждаемого здесь БП с помощью МК. Не просто задавать необходимые, выходные параметры, а именно управлять.

1-й способ. Длительность импульса открытого состояния силового ключа неизменна. Компаратор сравнивает напряжение на выходе с предустановленным и принимает решение, запускать последующий импульс, или нет. Если напряжение на выходе меньше предустановленного, следует очередной импульс, если напряжение на выходе больше предустановленного, импульс пропускается.


2-й способ. Частота следования импульсов неизменна, но скважность меняется в зависимости от выходного напряжения. Т.е., если напряжение на выходе больше предустановленного, МК снижает скважность импульсов, если напряжение на выходе меньше предустановленного, МК увеличивает скважность. В этом способе компаратор отсутствует.


3-й способ. Частота следования импульсов неизменна. МК генерирует импульсы с постоянной частотой и скважностью. Как только в ходе текущего импульса выходное напряжение превысит предустановленное, компаратор даст сигнал на прерывание текущего импульса. Дождавшись следующего периода МК выдаст очередной импульс и всё повторится. Очевидно, если к приходу очередного импульса напряжение на выходе будет больше предустановленного, он будет пропущен.


Все способы опробованы. Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки. Прежде, чем выкладывать анализ практической работы каждого из способов, хотелось бы услышать мнение способных на него.

[P_V]

       2 способ ограничивает нижний порог напряжения, ниже примерно 8 вольт опустить напругу без пропуска импульсов у меня не получилось и я завязал с этим вариантом. Эксперименты ставил с AVR.

[Livemaker]

...и я завязал с этим вариантом...

И зря!

[grok]

Всем привет в новом году!
По поводу методов регулирования. У меня уже больше десяти лет работают БП собранные по первым двум принципам. Кстати документацию с исходниками я уже тут выкладывал не однократно. Собраны они на ПИКах. В принципе нареканий к работе нет, правда надо сказать выходные токи у этих БП не большие, один на 1А, другой до 3А. МК работают исправно, даже сбоев ни разу не было. Правда я их не подвергал экстремальным испытаниям.
Но у меня зародился в планах еще один метод, неописанный выше. Я обозвал это "косвенным" управлением. Тут МК не принимает непосредственного управления в формировании ШИМа, а отслеживает точность выходных параметров внешнего ШИМ контроллера и создает такое управляющее воздействие, которое приводит выходные величины к заданному значению. Схемно это не отличается от той схемы которую я выкладывал ранее, но в значительной степени отличается программа управления. Это позволит программно устранить все недостатки первых двух методов и увеличить точность регулировки и поддержания выходных величин.

[Livemaker]

Интересна реакция на резкое изменение нагрузки.
Гибридные решения неплохи. Делал в разных сочетаниях. Можно получить безупречную точность, но скорость реагирования хромает. Всё зависит от целей.
Идея фикс управлять этой топологией: http://www.microsmart.eu/index.php?topic=107.msg5758#msg5758 Меняя лишь алгоритм, с неё можно получить всё, что душе угодно. Абсолютно. Кроме гальванической развязки, но это нужно далеко не всегда.

[grok]

Идея фикс управлять этой топологией: http://www.microsmart.eu/index.php?topic=107.msg5758#msg5758 Меняя лишь алгоритм, с неё можно получить всё, что душе угодно. Абсолютно. Кроме гальванической развязки, но это нужно далеко не всегда.

Согласен со словом "абсолютно" и могу добавить что, и гальваническую развязку тоже легко реализует без ущерба для желаний.

[Livemaker]

...могу добавить что, и гальваническую развязку тоже легко реализует без ущерба для желаний.

Пока лишь только слова...

[grok]

Не понял?
А в чем проблема?

[Livemaker]

Покажите, как в топологию добавить гальваническую развязку, не растеряв "красоты".

[grok]

Берем L2 меняем его на транс, нужного нам номинала, и подключаем его к точке N, можно через конденсатор, а можно и без него. И делаем на выходе этого трансформатора все что душе нашей угодно.

[Tartak]

Прежде чем начать, дабы избежать недоразумений, хотелось бы описать начальные условия которые я буду применять к своим выкладкам (если не обозначено другое).
1) Для управления БП используется микроконтроллер;
2) Измерения проводятся встроенным АЦП МК;
3) БП состоит только из силового каскада и МК;
4) Дополнительные внешние схемы обработки и анализа отсутствуют.
Так как элементная база накладывает свои ограничения их придется учитывать. Например АЦП имеет конечное время преобразования, что накладывает ограничения на максимальную частоту дискретизации выходного напряжения.
И так:
1-й способ. Я думаю самый простой в реализации и самый быстродействующий. Частоту следования импульсов можна выбрать равной частоте дискретизации. На основании последнего отсчёта мк принимает решение о следующем импульсе.
Частный случай такого управления (ещё более простой) когда длительность импульсов равна периоду их следования. Тогда алгоритм работы МК станет простым до немогу: Опрос АЦП =>  если полученное напряжение меньше требуемого установить "1" если больше "0" => следующий опрос АЦП. Данный алгоритм опробован в серийном приборе и прекрасно работает. Но он будет не совместим з силовой частью обсуждаемого здесь БП!
Недостаток первого способа в т.н. "дозировании мощности" на малых токах нагрузки будут повышенные пульсации. + повышенные требования к катушке.

2-й способ. Может более точно поддерживать выходное напряжение (меньшие пульсации), но, при этом, регулирование происходит более медленно т.к. МК желательно выдавать следующий импульс на основании нескольких предыдущих выборок. За счет этого падает реакция схемы на изменение нагрузки. Но можно реализовать ПИД регулирование.

3-й способ. Это промежуточный вариант между первым и вторым. Здесь чтобы повысить точность поддержания напряжения необходимо увеличивать "разрядность ШИМа" (отношение максимально возможной ширины импульса к минимально возможной. А т.к. прервать импульс мы можем только по показаниям АЦП, то для увеличения "разрядности ШИМа" надо увеличивать количество выборок на импульс. что при граничной частоте дискретизации ведет к снижению частоты переключения со всеми вытекающими.
Хорошим вариантом будет использовать внешний аппаратный компаратор который будет прерывать генерацию импульса МК.

Это моё мнение не претендующее на абсолютную истину. Если я гдето ошибаюсь - поправте.

[Livemaker]

Ну вот, отличная теоретическая база. От неё и будем отталкиваться (опираться). Теперь дело за онлайн замерами и анализами. Начнём, пожалуй, с 1-го способа. Он самый простой и возложим на него определённые надежды.
З.Ы., забегая вперёд скажу, что дойдём и до двухтактных (шеститактных) схем. Не расходитесь...

[grok]

С целью пополнения теоретической базы, предлагаю материал по использованию МК в построении импульсных источников питания.

[grok]

Со своей стороны хотел бы добавить что, при пользовании различными МК заметил некоторую разнонаправленность производителей этих самых МК. У каждой из фирм производителей МК есть своя фишка в контроллерах. Так вот, такой фишкой у МК от Microchip является расширенный модуль ECCP. Возможности модуля ECCP при построении ИБП весьма обширны. И в качестве примера его использования приведу пару документов. А за одно, там есть пример построения ПИД регулятора.

[grok]

Вчера пришла неожиданная новость, Microchip покупает Atmel!