Ühekiibilise mikroarvuti alalisvoolu lülitustoite konstruktsioon
Lülitusrežiimi toiteallika peamine juhtimismeetod on impulsi laiuse modulatsiooni integraallülituse kasutamine PWM-impulsside väljastamiseks ja analoog-PID-regulaatori kasutamine impulsi laiuse moduleerimiseks. Sellel juhtimismeetodil on teatud vead ja vooluahel on suhteliselt keeruline. See artikkel tutvustab laia pidevalt reguleeritava väljundpingega toiteallikat, mida juhib ettevõtte ST suure jõudlusega mikrokontroller μ psd3354. Mikrokontroller genereerib otse PWM-laineid ja teostab digitaalset juhtimist lülitustoiteallika põhiahelas. Ahel on lihtne ja võimas.
Alalisvoolu toitesüsteemi põhimõte ja üldine ülesehitus
1.1 Süsteemi põhimõte
See alalisvoolu toitesüsteem koosneb kahest osast: lülitustoiteallika põhiahelast ja juhtahelast. Põhiahel töötleb peamiselt elektrienergiat, juhtahel aga peamiselt elektrisignaale. Negatiivset tagasisidet kasutatakse automaatse juhtimissüsteemi moodustamiseks. Lülitustoiteallikas kasutab PWM-juhtimismeetodit ja kõrvalekalle saadakse antud koguse ja tagasiside koguse võrdlemisel. PWM-väljundit juhib digitaalne PID-regulaator, et juhtida lülitustoiteallika väljundit. Nende hulgas juhitakse nii PID-regulatsiooni kui ka PWM-väljundit tarkvara abil mikrokontrollerisüsteemi abil.
1.2 Süsteemi üldine disain
Süsteemi riistvaraline osa koosneb sisend- ja väljundalaldus- ja filtreerimisahelatest, võimsuse muundamise osadest, ajamiahelatest, mikrokontrollerisüsteemidest ja abiahelatest. Joonisel 1 on kujutatud mikrokontrolleriga juhitava alalisvoolu toiteallika struktuurskeem.
Nagu näha, filtreeritakse 50Hz ja 220 V vahelduvvoolutoide võrgufiltriga, et kõrvaldada võrgu häired, ning seejärel siseneb see alaldi sisendfiltrisse alaldamiseks ja filtreerimiseks, muutes selle alalispinge signaaliks. Alalisvoolu signaal muundatakse kõrgsageduslikuks vahelduvvoolu signaaliks läbi võimsuse muundamise ahela ja kõrgsageduslik vahelduvvoolu signaal muundatakse seejärel väljundi alaldus- ja filtreerimisahela kaudu alalispinge väljundiks [1]. Juhtahel kasutab PWM-i impulsi laiuse modulatsiooni meetodit ja mikrokontrolleri genereeritud reguleeritava impulsi laiusega PWM-juhtsignaali töötleb juhtimisahel, et võimsuse muundamise vooluring tööle panna. Kasutades mikrokontrolleri kiiret ADC muunduskanalit väljundpinge kogumiseks korrapäraste ajavahemike järel ja võrreldes seda eeldatava väärtusega, tehakse PID reguleerimine selle vea põhjal. Pingevõtuahel realiseerib alalispinge V0 saamise ja sobitab selle A/D muunduri analoogsisendi pingevahemikuga. Lülitustoiteallika ülepinge-, liigvoolu- ja lühistõrgete korral täidab kaitseahel toiteallika ja koormuse kaitsvat rolli. Lisatoiteallikas annab alalisvoolu juhtahelatele, ajamiahelatele jne.
2. Lülitite toiteallika põhiahela konstruktsioon
Lülitustoiteallika põhiahelat kasutatakse DC-AC-DC muundamise lõpuleviimiseks. Süsteemi põhiahel kasutab täissilda alalis-alalisvoolu muundurit, nagu on näidatud joonisel 2. Selles süsteemis kasutatav toitelülitusseade on ettevõtte EUPEC BSM 50GB120DN2 seeria IGBT moodul. Iga moodul on poolsildkonstruktsioon, seega on täissillasüsteemis vaja kahte moodulit. Iga moodul on varustatud kiire vabakäigu dioodiga.
