Vieno lusto mikrokompiuterio DC perjungiamojo maitinimo projektavimas
Pagrindinis perjungimo režimo maitinimo valdymo būdas yra naudoti impulsų pločio moduliavimo integrinę grandinę PWM impulsams išvesti, o impulsų pločio moduliavimui naudoti analoginį PID reguliatorių. Šis valdymo metodas turi tam tikrų klaidų, o grandinė yra gana sudėtinga. Šiame straipsnyje pristatomas maitinimo perjungimo maitinimo šaltinis su plačia nuolat reguliuojama išėjimo įtampa, valdoma didelio našumo mikrovaldikliu μ psd3354 iš ST kompanijos. Mikrovaldiklis tiesiogiai generuoja PWM bangas ir atlieka skaitmeninį valdymą pagrindinėje perjungiamojo maitinimo grandinėje. Grandinė yra paprasta ir galinga.
Nuolatinės srovės maitinimo sistemos principas ir bendras dizainas
1.1 Sistemos principas
Ši maitinimo nuolatinės srovės maitinimo sistema susideda iš dviejų dalių: pagrindinės perjungimo maitinimo grandinės ir valdymo grandinės. Pagrindinė grandinė daugiausia apdoroja elektros energiją, o valdymo grandinė daugiausia apdoroja elektrinius signalus. Neigiami atsiliepimai naudojami formuojant automatinę valdymo sistemą. Perjungiamas maitinimo šaltinis naudoja PWM valdymo metodą, o nuokrypis gaunamas lyginant nurodytą kiekį ir grįžtamojo ryšio kiekį. PWM išėjimas valdomas skaitmeniniu PID reguliatoriumi, kad būtų galima valdyti perjungimo maitinimo šaltinio išvestį. Tarp jų PID reguliavimas ir PWM išvestis yra valdomi programine įranga naudojant mikrovaldiklio sistemą.
1.2 Bendras sistemos projektavimas
Aparatinę sistemos dalį sudaro įvesties ir išvesties ištaisymo ir filtravimo grandinės, galios konvertavimo dalys, pavaros grandinės, mikrovaldiklių sistemos ir pagalbinės grandinės. 1 paveiksle parodyta nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, valdomo mikrovaldikliu, struktūrinė schema.
Kaip matote, 50Hz ir 220 V kintamosios srovės maitinimą filtruoja tinklo filtras, kad būtų pašalinti tinklo trikdžiai, o tada patenka į įvesties lygintuvo filtrą, kad būtų galima ištaisyti ir filtruoti, paverčiant jį nuolatinės įtampos signalu. Nuolatinės srovės signalas paverčiamas aukšto dažnio kintamosios srovės signalu per galios konvertavimo grandinę, o aukšto dažnio kintamosios srovės signalas paverčiamas nuolatinės srovės išvestimi per išvesties ištaisymo ir filtravimo grandinę [1]. Valdymo grandinėje taikomas PWM impulso pločio moduliavimo metodas, o mikrovaldiklio generuojamas PWM valdymo signalas su reguliuojamu impulso pločiu apdorojamas pavaros grandinėje, kad energijos konvertavimo grandinė veiktų. Naudojant didelės spartos mikrovaldiklio ADC konvertavimo kanalą išėjimo įtampai reguliariais intervalais rinkti ir lyginant ją su numatoma verte, PID koregavimas atliekamas pagal jo paklaidą. Įtampos gavimo grandinė suvokia nuolatinės srovės įtampos V0 gavimą ir suderina ją su A/D keitiklio analoginio įėjimo įtampos diapazonu. Perjungimo maitinimo šaltinio viršįtampio, viršsrovių ir trumpojo jungimo gedimų atveju apsaugos grandinė atlieka apsauginį maitinimo ir apkrovos vaidmenį. Pagalbinis maitinimo šaltinis tiekia nuolatinę srovę valdymo grandinėms, pavaros grandinėms ir kt.
2. Komutatoriaus maitinimo šaltinio pagrindinės grandinės konstrukcija
DC-AC-DC konvertavimui užbaigti naudojama pagrindinė perjungiamojo maitinimo šaltinio grandinė. Sistemos pagrindinė grandinė naudoja pilno tilto DC-DC keitiklį, kaip parodyta 2 paveiksle. Šioje sistemoje naudojamas maitinimo perjungimo įrenginys yra EUPEC įmonės BSM 50GB120DN2 serijos IGBT modulis. Kiekvienas modulis yra pusės tilto konstrukcija, todėl pilnoje tilto sistemoje reikalingi du moduliai. Kiekvienas modulis yra integruotas su greito laisvo eigos diodu.
