Tehnologija i primjena digitalnog upravljanja energijom
Ovaj članak predstavlja osnovne karakteristike digitalnog napajanja, prednosti digitalnog napajanja u usporedbi s analognim napajanjem i glavni sadržaj digitalnog upravljanja napajanjem, a također predstavlja primjenu tehnologije digitalnog upravljanja napajanjem.
Nova generacija integriranih sklopova zahtijeva napon napajanja od 3,3 V, 1,8 V ili čak niži. Jedan uređaj treba više napona za napajanje, a trenutna potražnja je velika, pa se napon mora primijeniti na uređaj u točno vrijeme. Naponi koji napajaju ove uređaje moraju se generirati na ploči (po mogućnosti blizu uređaja) kako bi se smanjio pad napona i stabilizirao napon. DC/DC pretvarači visokih performansi prikladni su za ulaz širokog raspona i mogu se koristiti kao izolirani izvori napajanja ili neizolirani pretvarači točke opterećenja. Stoga je većina ugrađenih sustava napajanja usvojila DC/DC pretvorbene module kao glavno tijelo napajanja. Međutim, potpun i zdrav elektroenergetski sustav ne može se izgraditi bez sklopova za upravljanje napajanjem. Sadržaj upravljanja električnom energijom uključuje: nadzor elektroenergetskog sustava, sekvenciranje i praćenje, nadzor i sigurnost od grešaka. Uređaji za upravljanje napajanjem upravljaju funkcijama kao što su odbijanje zajedničkog načina rada, ograničenje pokretanja, kontrola pokretanja i isključivanja, pa čak i korekcija faktora snage na ulazu. Uređaj za upravljanje napajanjem konfiguriran na izlaznoj strani kontrolira redoslijed pokretanja i regulaciju izlaznog napona, te pruža odgovarajuću zaštitu od kvara za uvjete preniskog napona i prenapona. Slika 1 Zaštita aplikacije uređaja za upravljanje napajanjem u izoliranim AC/DC sustavima napajanja. Svi relevantni funkcionalni krugovi moraju biti izolirani od glavnog kruga.
Detaljno objašnjenje tehnologije i primjene digitalnog upravljanja energijom
the
Namjenski digitalni uređaji za upravljanje napajanjem imaju veće prednosti u cijeni, razvojnom ciklusu i pouzdanosti od uobičajeno korištenih analognih sklopova ili mikrokontrolera, programabilnih logičkih uređaja i drugih metoda. Nova generacija digitalnih uređaja za upravljanje napajanjem integrira brzi ADC koji može zadovoljiti zahtjeve praćenja u stvarnom vremenu, što ga čini sposobnim reflektirati kvarove brže od ADC-a izvan čipa mikrokontrolera opće namjene. Podaci praćenja prenose se glavnom upravljaču napajanja preko I2C ili PMBus sabirnice kako bi se postigle precizne postavke regulacije napona, zaštite od kvarova i drugih funkcija. Interni sat omogućuje bilježenje grešaka. Za sustav napajanja s više izlaza, digitalni glavni regulator napajanja čita podatke praćenja svakog izlaza s uređaja za upravljanje svakog izlaznog terminala u stvarnom vremenu putem sučelja sabirnice, ostvarujući sveobuhvatno praćenje elektroenergetskog sustava. Nakon što je dizajn softvera odobren, iste izvorne datoteke i konfiguracijske datoteke mogu se koristiti za sve proizvode dizajna, a performanse su dosljedne od jedinice do jedinice, dok će analogni sklopovi imati različite performanse zbog razlika u samim komponentama.
Tradicionalni sklopovi za upravljanje energetskim sustavom koji se oslanjaju na analogne sklopove za implementaciju upravljanja napajanjem i postavljanje raznih parametara putem pojačala, komparatora i RC vremenskih odgoda više nisu tako superiorni kao digitalni uređaji za upravljanje napajanjem. S produbljivanjem dizajna, komponente se više neće mijenjati s promjenom parametara, a sklopnu ploču više neće trebati ponovno obrađivati. Korištenje posebnog digitalnog uređaja za upravljanje napajanjem, koji konfiguracijskom softveru omogućuje postavljanje radnih parametara. Promjene tijekom dizajna mogu se jednostavno implementirati u softver bez promjena hardvera. Konfiguracijski softver od dizajnera zahtijeva samo podešavanje nekoliko parametara. Nakon što su svi parametri postavljeni, oni se mogu preuzeti na digitalni uređaj za upravljanje napajanjem preko I2C porta s linijom za preuzimanje programiranja. Slika 2 je blok dijagram unutarnjih funkcionalnih jedinica tipičnog uređaja za upravljanje napajanjem.
Detaljno objašnjenje tehnologije i primjene digitalnog upravljanja energijom
Uz primjenu posebnih integriranih sklopova za upravljanje napajanjem u nadzoru elektroenergetskih sustava, nova generacija integriranih sklopova također ima dodane funkcije za smanjenje potrošnje energije i djelomično upravljanje napajanjem u vlastitom dizajnu, pružajući digitalno napajanje i digitalno upravljanje napajanjem. komunikacijsko sučelje uređaja. To se odrazilo na digitalne procesore više klase. Putem komunikacije između digitalnog procesora, DC/DC pretvarača i digitalne jedinice za upravljanje napajanjem, procesor može automatski prilagoditi potrebni napon napajanja prema trenutnoj brzini obrade i intenzitetu zadatka. Digitalno napajanje i jedinica za upravljanje napajanjem sadrži nekoliko registara. Kada se napon koji zahtijeva procesor promijeni, on prima nove podatke preko sabirnice za konfiguriranje relevantnih registara ili pronalazi relevantne vrijednosti postavki u tablici pretraživanja unutarnjeg programa digitalnog napajanja. Ova vrsta sheme postaje glavna primjena u područjima sa strogim zahtjevima za potrošnju energije. Za procesore s odvojenim napajanjem za unutarnje dijelove, funkcionalne jedinice u stanju pripravnosti ili mirovanja mogu se potpuno isključiti, što će dodatno smanjiti potrošnju energije, ali postavlja veće zahtjeve za upravljanje napajanjem. Ne povećavaju se samo izlazni priključci, već i Postavljanje i praćenje različitih priključnica značajno će povećati složenost programa u digitalnoj jedinici za upravljanje napajanjem. Monitor izvedbe hardvera unutar procesora može osigurati najniži napon napajanja unutar određenog vremena. Informacije o monitoru dolaze izravno iz procesora, tako da je zatvorena petlja nadzornog sustava u potpunosti unutar procesorskog čipa, ostvarujući SOC dizajn upravljanja energijom.
