כיצד לממש את העיצוב של ספק כוח מיתוג בקרה חכמה
אספקת חשמל בתכנון מתג בקרה חכמה, משליטה על תפוקת הכוח בלבד, ישנן מספר שיטות בקרה. האחת היא שהמיקרו-מחשב בעל שבב יחיד מוציא מתח (באמצעות שבב DA או מצב PWM), המשמש כמתח הייחוס של ספק הכוח. שיטה זו מחליפה רק את מתח הייחוס המקורי במיקרו-מחשב עם שבב יחיד, וניתן להזין את ערך מתח המוצא של ספק הכוח באמצעות לחצנים. מחשב המיקרו-שבב היחיד אינו מצטרף ללולאת המשוב של ספק הכוח, ומעגל אספקת החשמל אינו משתנה הרבה. הדרך הזו היא הקלה ביותר.
השני הוא להרחיב את AD של המיקרו-שבב יחיד, לזהות ברציפות את מתח המוצא של ספק הכוח, להתאים את הפלט של ה-DA לפי ההבדל בין מתח המוצא של ספק הכוח לערך שנקבע, לשלוט ב-PWM שבב, ובעקיפין לשלוט על העבודה של ספק הכוח. בדרך זו, המיקרו-מחשב השבב הבודד התווסף ללולאת המשוב של ספק הכוח, והחליף את קישור ההשוואה וההגברה המקורי, והתוכנית של המיקרו-שבב היחיד צריכה לאמץ אלגוריתם PID מסובך יותר. השלישי הוא להרחיב את AD של המיקרו-שבב יחיד, לזהות באופן רציף את מתח המוצא של ספק הכוח, ולהוציא גלי PWM לפי ההבדל בין מתח המוצא של ספק הכוח לערך שנקבע, ולשלוט ישירות על העבודה של ספק הכוח. בדרך זו, המיקרו-מחשב בעל השבב היחיד מתערב ביותר בעבודת אספקת החשמל.
הדרך השלישית היא מתג הבקרה החכם היסודי ביותר של מיקרו-שבב יחיד, אך יש לו גם את הדרישות הגבוהות ביותר עבור המיקרו-שבב היחיד. נדרש שמהירות הפעולה של המיקרו-שבב היחיד תהיה מהירה, והוא יכול להוציא גל PWM בתדר גבוה מספיק. מיקרו-בקר כזה הוא כמובן יקר. המהירות של מחשב מיקרו-שבב יחיד DSP גבוהה מספיק, אבל המחיר הנוכחי הוא גם גבוה מאוד. בהתחשב בעלות, הוא מהווה חלק גדול מעלות אספקת החשמל, כך שהוא אינו מתאים לשימוש. מבין מחשבי המיקרו-שבב הבודדים הזולים, סדרת ה-AVR היא המהירה ביותר ובעלת פלט PWM, שניתן לשקול. עם זאת, תדירות ההפעלה של המיקרו-מחשב עם שבב יחיד של AVR עדיין לא גבוהה מספיק, וניתן להשתמש בו רק בקושי. בואו נחשב באופן ספציפי באיזו רמה המיקרו-בקר של הרסיבר יכול לשלוט ישירות על אספקת הכוח המיתוג.
במיקרו-בקר של הרסיבר, תדר השעון הוא עד 16MHz. אם רזולוציית ה-PWM היא 10 סיביות, אזי התדירות של גל ה-PWM, כלומר, תדירות הפעולה של ספק הכוח המיתוג היא 16000000/1024=15625 (Hz), וזה כמובן לא מספיק כדי שספק הכוח המיתוג יעבוד בתדר זה (בתחום השמע). לאחר מכן קח את רזולוציית PWM כ-9 סיביות, ותדירות הפעולה של ספק הכוח המיתוג הפעם היא 16000000/512=32768 (Hz), שניתן להשתמש בו מחוץ לתחום תדרי האודיו, אך עדיין יש מרחק מסוים מ תדירות ההפעלה של ספקי כוח מודרניים למיתוג. עם זאת, יש לציין שרזולוציית הסיביות 9- פירושה שניתן לחלק את מחזור ההדלקה-כיבוי של צינור החשמל ל-512 חלקים. מבחינת ההדלקה, בהנחה שמחזור העבודה הוא 0.5, ניתן לחלק אותו רק ל-256 חלקים. בהתחשב בקשר הלא ליניארי בין רוחב הפולס לפלט של ספק הכוח, יש לקפל אותו לפחות לשניים, כלומר, ניתן לשלוט בפלט של ספק הכוח רק עד 1/128 לכל היותר, ללא קשר לשינוי העומס או לשינוי מתח אספקת החשמל, מידת השליטה יכולה להגיע לנקודה זו רק עד. כמו כן, שימו לב שיש רק גל PWM אחד כמתואר לעיל, שהוא עבודה חד-קצה. אם נדרשת פעולת דחיפה-משיכה (כולל חצי גשר), נדרשים שני גלי PWM, ודיוק הבקרה הנ"ל יקטן בחצי, וניתן לשלוט בו רק לכ-1/64.
זה יכול לעמוד בדרישות השימוש עבור מקורות כוח בביקוש נמוך כמו טעינת סוללה, אבל זה לא מספיק עבור מקורות כוח הדורשים דיוק פלט גבוה. לסיכום, ניתן להשתמש במיקרו-בקר הרסיבר רק בעל כורחו בדרך של בקרת PWM ישירה. עם זאת, שיטת בקרת עיצוב מתג הבקרה החכמה השנייה המפורטת לעיל, כלומר, המיקרו-מחשב בעל שבב יחיד מתאים את הפלט של ה-DA, שולט על שבב PWM ושולט בעקיפין בעבודת ספק הכוח, אך אין לו כל כך גבוה דרישות עבור המיקרו-שבב יחיד, ומחשב המיקרו-שבב היחיד מסדרת 51 הוא מוכשר. המחיר של MCU מסדרת 51 עדיין נמוך מזה של AVR. החיסרון של עיצוב מתג בקרה חכם הוא שהתגובה הדינמית אינה מספיקה. היתרון הוא שהעיצוב גמיש כמו הגנה ותקשורת, השילוב של שבב יחיד ושבבי pwm. קשה גם להשיג שליטה חד-מחזורית. אז אני חושב שהמיקרו-מחשב בעל שבב יחיד יכול להשלים כמה הגדרות אנלוגיות גמישות, ויש שבב pwm להשלים קצת עבודה מאחוריו. ראיתי מאמר שמשתמש במיקרו-בקר CPLD פלוס לשליטה.
כולנו יודעים שמחיר ה-CPLD וקשיי הפיתוח אינם דומים בשום אופן לאלו של מחשבי מיקרו-שבב בודד, אז למה הוא עושה זאת? הסיבה היא כפי שאמר המחבר, כי רוחב ה-PWM של המיקרו-שבב יחיד קטן, וכתוצאה מכך דיוק נמוך, שאינו יכול לעמוד בדרישות המערכת. המחבר אמר גם שבמקרים אלה, היישום של מעגל PWM מחוץ לשבב הוא ללא ספק בחירה אידיאלית. הוא בחר בשבב CPLD למימוש PWM. אני מציע: עדיין השתמש בשבב הבקרה המקורי של ספק הכוח המיתוג כדי לממש. לא רק שהמחיר נמוך, אלא גם קל ליישם פונקציות הגנה כמו זיהוי זרם חד-מחזורי. אנחנו לא צריכים שליטה דיגיטלית למען השליטה הדיגיטלית. האמור לעיל הוא העיצוב של מתג הבקרה החכם, אנא חברים להשתתף בדיון ולתקן אותי.
