Uvod u nekoliko metoda upravljanja prekidačkim napajanjem s jednim čipom
Jedan je da mikrokontroler daje napon (putem DA čipa ili PWM moda), koji se koristi kao referentni napon za napajanje. Ova metoda samo zamjenjuje izvorni referentni napon s mikrokontrolerom, koji može unijeti vrijednost izlaznog napona napajanja pomoću gumba. Mikrokontroler ne dodaje povratnu petlju napajanja i nema promjena u strujnom krugu. Ova metoda je najjednostavnija.
Drugi je proširiti AD mikrokontrolera, kontinuirano detektirati izlazni napon napajanja, prilagoditi izlaz DA na temelju razlike između izlaznog napona napajanja i postavljene vrijednosti, kontrolirati PWM čip i neizravno kontrolirajući rad napajanja. Na taj je način mikrokontroler dodan u povratnu petlju napajanja, zamjenjujući izvornu vezu pojačanja. Program mikrokontrolera mora koristiti složeniji PID algoritam.
Treći je proširiti AD mikrokontrolera, kontinuirano otkrivajući izlazni napon napajanja i emitirajući PWM valove na temelju razlike između izlaznog napona napajanja i postavljene vrijednosti, izravno kontrolirajući rad napajanja . Na ovaj način mikrokontroler je najviše uključen u rad napajanja.
Treća metoda je najtemeljitiji single-chip mikroračunalo upravljanje sklopkom napajanja, ali zahtjevi za single-chip mikrokontrolera su također najviši. Mikrokontroler mora imati veliku brzinu računanja i biti u stanju emitirati PWM valove dovoljno visoke frekvencije. Takvi mikrokontroleri su očito skupi.
Brzina mikrokontrolera baziranih na DSP-u je dovoljno visoka, ali je i trenutna cijena vrlo visoka. Iz perspektive troškova, udio troškova električne energije je prevelik da bi se usvojio.
Među jeftinim mikrokontrolerima, AVR serija je najbrža i ima PWM izlaz, što se može razmotriti za usvajanje. Međutim, radna frekvencija AVR mikrokontrolera još uvijek nije dovoljno visoka i može se koristiti samo nevoljko. U nastavku ćemo izračunati razinu do koje AVR mikrokontroler može izravno upravljati radom sklopnog napajanja.
U AVR mikrokontroleru maksimalna frekvencija takta je 16MHz. Ako je PWM rezolucija 10 bita, tada je frekvencija PWM vala, poznata i kao radna frekvencija prekidačkog napajanja, 16000000/1024=15625 (Hz). Očito nije dovoljno da sklopno napajanje radi na ovoj frekvenciji (unutar audio raspona). Dakle, uzimajući PWM rezoluciju od 9 bita, radna frekvencija prekidačkog napajanja ovaj put je 16000000/512=32768 (Hz), što se može koristiti izvan audio raspona, ali još uvijek postoji određena udaljenost od radna frekvencija modernih sklopnih izvora napajanja.
Međutim, mora se primijetiti da {{0}}bitna rezolucija znači da se tijekom ciklusa isključenja tranzistora snage može podijeliti na 512 dijelova. Samo u smislu vodljivosti, uz pretpostavku radnog ciklusa od 0,5, može se podijeliti samo na 256 dijelova. S obzirom na to da širina impulsa nije linearno povezana s izlazom napajanja, potrebno je napraviti barem još jedan preklop. Drugim riječima, izlazna snaga može se kontrolirati najviše do 1/128, bez obzira na promjene opterećenja ili promjene napona mreže, stupanj kontrole može doseći samo ovu točku.
Također imajte na umu da postoji samo jedan PWM val spomenut gore, koji radi na jednom kraju. Ako je potreban push-pull rad (uključujući polumost), potrebna su dva PWM vala, a gornju točnost upravljanja treba smanjiti za polovicu, što se može kontrolirati samo na oko 1/64. Za napajanja s niskim zahtjevima, kao što je punjenje baterije, može zadovoljiti zahtjeve upotrebe, ali za napajanja koja zahtijevaju visoku točnost izlaza, to nije dovoljno.
