Līdzstrāvas komutācijas barošanas avota projektēšana vienas mikroshēmas mikrodatoram
Slēdžu režīma barošanas avota galvenā vadības metode ir izmantot impulsa platuma modulācijas integrālo shēmu, lai izvadītu PWM impulsus, un izmantot analogo PID regulatoru impulsa platuma modulācijai. Šai vadības metodei ir noteiktas kļūdas, un ķēde ir salīdzinoši sarežģīta. Šajā rakstā ir parādīts strāvas padeves komutācijas barošanas avots ar plašu nepārtraukti regulējamu izejas spriegumu diapazonu, ko kontrolē augstas veiktspējas mikrokontrolleris μ psd3354 no ST uzņēmuma. Mikrokontrolleris tieši ģenerē PWM viļņus un veic ciparu vadību komutācijas barošanas avota galvenajā ķēdē. Ķēde ir vienkārša un jaudīga.
Strāvas līdzstrāvas barošanas sistēmas princips un vispārējais dizains
1.1 Sistēmas princips
Šī jaudas līdzstrāvas barošanas sistēma sastāv no divām daļām: komutācijas barošanas avota galvenās ķēdes un vadības ķēdes. Galvenā ķēde galvenokārt apstrādā elektrisko enerģiju, bet vadības ķēde galvenokārt apstrādā elektriskos signālus. Negatīvās atsauksmes tiek izmantotas, lai izveidotu automātisko vadības sistēmu. Komutācijas barošanas bloks izmanto PWM vadības metodi, un novirzi iegūst, salīdzinot doto daudzumu un atgriezeniskās saites daudzumu. PWM izeju kontrolē digitālais PID regulators, lai kontrolētu komutācijas barošanas avota izvadi. Tostarp PID regulēšanu un PWM izvadi kontrolē programmatūra, izmantojot mikrokontrollera sistēmu.
1.2 Vispārējais sistēmas dizains
Sistēmas aparatūras daļa sastāv no ieejas un izejas taisnošanas un filtrēšanas shēmām, jaudas pārveidošanas daļām, piedziņas shēmām, mikrokontrolleru sistēmām un palīgshēmām. 1. attēlā parādīta ar mikrokontrolleri kontrolēta līdzstrāvas barošanas avota struktūras diagramma.
Kā redzams, 50Hz un 220 V maiņstrāvas strāvu filtrē tīkla filtrs, lai novērstu traucējumus no tīkla, un pēc tam tiek ievadīts ieejas taisngrieža filtrā, lai veiktu labošanu un filtrēšanu, pārvēršot to līdzstrāvas sprieguma signālā. Līdzstrāvas signāls tiek pārveidots par augstfrekvences maiņstrāvas signālu, izmantojot jaudas pārveidošanas ķēdi, un pēc tam augstfrekvences maiņstrāvas signāls tiek pārveidots par līdzstrāvas sprieguma izeju, izmantojot izejas taisnošanas un filtrēšanas ķēdi [1]. Vadības ķēde izmanto PWM impulsa platuma modulācijas metodi, un mikrokontrollera ģenerēto PWM vadības signālu ar regulējamu impulsa platumu apstrādā piedziņas ķēde, lai darbinātu jaudas pārveidošanas ķēdi. Izmantojot mikrokontrollera ātrgaitas ADC pārveidošanas kanālu, lai regulāri savāktu izejas spriegumu, un salīdzinot to ar paredzamo vērtību, PID korekcija tiek veikta, pamatojoties uz tā kļūdu. Sprieguma iegūšanas ķēde realizē līdzstrāvas sprieguma V0 iegūšanu un saskaņo to ar A/D pārveidotāja analogās ieejas sprieguma diapazonu. Pārsprieguma, pārstrāvas un īssavienojuma bojājumu gadījumā komutācijas barošanas avotā aizsargķēdei ir barošanas avota un slodzes aizsargājoša loma. Papildu barošanas avots nodrošina līdzstrāvu vadības ķēdēm, piedziņas ķēdēm utt.
2. Slēdžu barošanas avota galvenās ķēdes dizains
Komutācijas barošanas avota galvenā ķēde tiek izmantota, lai pabeigtu DC-AC-DC pārveidošanu. Sistēmas galvenajā ķēdē tiek izmantots pilna tilta līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs, kā parādīts 2. attēlā. Šajā sistēmā izmantotā jaudas pārslēgšanas ierīce ir BSM 50GB120DN2 sērijas IGBT modulis no uzņēmuma EUPEC. Katrs modulis ir puse tilta struktūra, tāpēc pilnā tilta sistēmā ir nepieciešami divi moduļi. Katrs modulis ir iestrādāts ar ātras brīvgaitas diode.
