Diseño de fuente de alimentación conmutada de CC para microcomputadora de un solo chip.
El principal método de control de la fuente de alimentación de modo conmutado es utilizar un circuito integrado de modulación de ancho de pulso para generar pulsos PWM y usar un regulador PID analógico para la modulación de ancho de pulso. Este método de control tiene ciertos errores y el circuito es relativamente complejo. Este artículo presenta una fuente de alimentación conmutada con una amplia gama de voltaje de salida continuamente ajustable, controlada por el microcontrolador de alto rendimiento μ psd3354 de la empresa ST. El microcontrolador genera directamente ondas PWM y realiza control digital en el circuito principal de la fuente de alimentación conmutada. El circuito es simple y poderoso.
Principio y diseño general del sistema de suministro de energía CC.
1.1 Principio del sistema
Este sistema de suministro de energía CC consta de dos partes: el circuito principal de la fuente de alimentación conmutada y el circuito de control. El circuito principal procesa principalmente energía eléctrica, mientras que el circuito de control procesa principalmente señales eléctricas. La retroalimentación negativa se utiliza para formar un sistema de control automático. La fuente de alimentación conmutada adopta el método de control PWM y la desviación se obtiene comparando la cantidad dada y la cantidad de retroalimentación. La salida PWM está controlada por un regulador PID digital para controlar la salida de la fuente de alimentación conmutada. Entre ellos, la regulación PID y la salida PWM se controlan mediante software mediante un sistema de microcontrolador.
1.2 Diseño general del sistema
La parte de hardware del sistema consta de circuitos de filtrado y rectificación de entrada y salida, piezas de conversión de energía, circuitos de accionamiento, sistemas de microcontroladores y circuitos auxiliares. La Figura 1 muestra el diagrama estructural de una fuente de alimentación CC controlada por un microcontrolador.
Como se puede ver, la energía de 50Hz y 220 VCA es filtrada por el filtro de red para eliminar la interferencia de la red, y luego ingresa al filtro rectificador de entrada para rectificación y filtrado, convirtiéndola en una señal de voltaje de CC. La señal de CC se convierte en una señal de CA de alta frecuencia a través de un circuito de conversión de energía, y la señal de CA de alta frecuencia luego se convierte en una salida de voltaje de CC a través de un circuito de filtrado y rectificación de salida [1]. El circuito de control adopta el método de modulación de ancho de pulso PWM, y la señal de control PWM con ancho de pulso ajustable generada por el microcontrolador es procesada por el circuito de conducción para hacer funcionar el circuito de conversión de energía. Utilizando un canal de conversión ADC de alta velocidad de un microcontrolador para recolectar el voltaje de salida a intervalos regulares y comparándolo con el valor esperado, se lleva a cabo el ajuste PID en función de su error. El circuito de adquisición de voltaje realiza la adquisición del voltaje CC V0 y lo compara con el rango de voltaje de entrada analógica del convertidor A/D. En caso de fallas de sobretensión, sobrecorriente y cortocircuito en la fuente de alimentación conmutada, el circuito de protección desempeña un papel protector para la fuente de alimentación y la carga. La fuente de alimentación auxiliar proporciona alimentación de CC para circuitos de control, circuitos de accionamiento, etc.
2. Diseño del circuito principal de la fuente de alimentación del interruptor.
El circuito principal de la fuente de alimentación conmutada se utiliza para completar la conversión de DC-AC-DC. El circuito principal del sistema adopta un convertidor CC-CC de puente completo, como se muestra en la Figura 2. El dispositivo de conmutación de energía utilizado en este sistema es el módulo IGBT serie BSM 50GB120DN2 de la empresa EUPEC. Cada módulo es una estructura de medio puente, por lo que se requieren dos módulos en el sistema de puente completo. Cada módulo está integrado con un diodo de rueda libre rápida.
