Desain catu daya switching DC untuk komputer mikro chip tunggal
Metode kontrol utama catu daya mode sakelar adalah dengan menggunakan sirkuit terpadu modulasi lebar pulsa untuk mengeluarkan pulsa PWM, dan menggunakan regulator PID analog untuk modulasi lebar pulsa. Metode kontrol ini memiliki kesalahan tertentu dan rangkaiannya relatif kompleks. Artikel ini menyajikan catu daya switching daya dengan berbagai tegangan keluaran yang dapat disesuaikan secara terus menerus, dikendalikan oleh mikrokontroler berkinerja tinggi μ psd3354 dari perusahaan ST. Mikrokontroler secara langsung menghasilkan gelombang PWM dan melakukan kontrol digital pada rangkaian utama catu daya switching. Sirkuitnya sederhana dan kuat.
Prinsip dan Desain Keseluruhan Sistem Catu Daya DC
1.1 Prinsip Sistem
Sistem catu daya DC daya ini terdiri dari dua bagian: rangkaian utama catu daya switching dan rangkaian kontrol. Rangkaian utama terutama memproses energi listrik, sedangkan rangkaian kontrol terutama memproses sinyal-sinyal listrik. Umpan balik negatif digunakan untuk membentuk sistem kendali otomatis. Catu daya switching mengadopsi metode kontrol PWM, dan deviasi diperoleh dengan membandingkan kuantitas yang diberikan dan kuantitas umpan balik. Output PWM dikendalikan oleh regulator PID digital untuk mengontrol output dari catu daya switching. Diantaranya, regulasi PID dan output PWM sama-sama dikendalikan oleh perangkat lunak dengan menggunakan sistem mikrokontroler.
1.2 Desain Sistem Secara Keseluruhan
Bagian perangkat keras sistem terdiri dari rangkaian penyearah dan penyaringan masukan dan keluaran, bagian konversi daya, rangkaian penggerak, sistem mikrokontroler, dan rangkaian bantu. Gambar 1 menunjukkan diagram struktur catu daya DC yang dikendalikan oleh mikrokontroler.
Seperti yang dapat dilihat, daya AC 50Hz dan 220V disaring oleh filter jaringan untuk menghilangkan gangguan dari jaringan, dan kemudian memasuki filter penyearah masukan untuk penyearah dan pemfilteran, mengubahnya menjadi sinyal tegangan DC. Sinyal DC diubah menjadi sinyal AC frekuensi tinggi melalui rangkaian konversi daya, dan sinyal AC frekuensi tinggi kemudian diubah menjadi keluaran tegangan DC melalui rangkaian rektifikasi dan penyaringan keluaran [1]. Rangkaian kontrol mengadopsi metode modulasi lebar pulsa PWM, dan sinyal kontrol PWM dengan lebar pulsa yang dapat disesuaikan yang dihasilkan oleh mikrokontroler diproses oleh rangkaian penggerak untuk menggerakkan rangkaian konversi daya agar berfungsi. Menggunakan saluran konversi ADC berkecepatan tinggi dari mikrokontroler untuk mengumpulkan tegangan keluaran secara berkala, dan membandingkannya dengan nilai yang diharapkan, penyesuaian PID dilakukan berdasarkan kesalahannya. Rangkaian akuisisi tegangan menyadari perolehan tegangan DC V0 dan mencocokkannya dengan rentang tegangan input analog dari konverter A/D. Jika terjadi gangguan tegangan lebih, arus lebih, dan hubung singkat pada catu daya switching, rangkaian proteksi berperan melindungi catu daya dan beban. Catu daya tambahan menyediakan daya DC untuk sirkuit kontrol, sirkuit penggerak, dll.
2. Desain sirkuit utama catu daya sakelar
Sirkuit utama catu daya switching digunakan untuk menyelesaikan konversi DC-AC-DC. Rangkaian utama sistem mengadopsi konverter DC-DC jembatan penuh, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Perangkat pengalih daya yang digunakan dalam sistem ini adalah modul IGBT seri BSM 50GB120DN2 dari perusahaan EUPEC. Setiap modul merupakan struktur setengah jembatan, sehingga diperlukan dua modul dalam sistem jembatan penuh. Setiap modul tertanam dengan dioda freewheeling cepat.
