كيفية تحقيق تصميم التحكم الذكي في تبديل مصدر الطاقة
ذكي التحكم التبديل تصميم إمدادات الطاقة، من السيطرة على انتاج الطاقة وحدها، هناك عدة طرق التحكم. أحدهما هو أن الكمبيوتر الصغير ذو الشريحة الواحدة يقوم بإخراج جهد كهربائي (عبر شريحة DA أو وضع PWM)، والذي يستخدم كجهد مرجعي لمصدر الطاقة. تقوم هذه الطريقة فقط باستبدال الجهد المرجعي الأصلي بكمبيوتر صغير ذو شريحة واحدة، ويمكن إدخال قيمة جهد الخرج لمصدر الطاقة باستخدام الأزرار. لا ينضم الكمبيوتر الصغير ذو الشريحة الواحدة إلى حلقة التغذية المرتدة الخاصة بمصدر الطاقة، ولا تتغير دائرة إمداد الطاقة كثيرًا. هذه الطريقة هي الأسهل.
والثاني هو توسيع AD للكمبيوتر الصغير ذو الشريحة الواحدة، والكشف المستمر عن جهد الخرج لمصدر الطاقة، وضبط خرج DA وفقًا للفرق بين جهد الخرج لمصدر الطاقة والقيمة المحددة، والتحكم في PWM الشريحة، والتحكم بشكل غير مباشر في عمل مصدر الطاقة. بهذه الطريقة، تمت إضافة الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة إلى حلقة التغذية الراجعة لمصدر الطاقة، ليحل محل رابط المقارنة والتضخيم الأصلي، ويحتاج برنامج الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة إلى اعتماد خوارزمية PID أكثر تعقيدًا. والثالث هو توسيع AD للكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة، والكشف المستمر عن جهد الخرج لمصدر الطاقة، وإخراج موجات PWM وفقًا للفرق بين جهد الخرج لمصدر الطاقة والقيمة المحددة، والتحكم مباشرة في العمل من مصدر الطاقة. بهذه الطريقة، يتدخل الكمبيوتر الصغير ذو الشريحة الواحدة في عمل مصدر الطاقة بشكل أكبر.
الطريقة الثالثة هي مفتاح التحكم الذكي الأكثر شمولاً للتحكم في الحواسيب الصغيرة ذات الشريحة الواحدة، ولكنها تحتوي أيضًا على أعلى المتطلبات للحواسيب الصغيرة ذات الشريحة الواحدة. من الضروري أن تكون سرعة تشغيل الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة سريعة، ويمكنه إخراج موجة PWM بتردد عالٍ بما فيه الكفاية. من الواضح أن مثل هذا المتحكم الدقيق مكلف. سرعة الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة DSP عالية بما فيه الكفاية، ولكن السعر الحالي مرتفع جدًا أيضًا. بالنظر إلى التكلفة، فهي تمثل نسبة كبيرة من تكلفة مصدر الطاقة، لذلك فهي غير مناسبة للاستخدام. من بين الحواسيب الصغيرة الرخيصة ذات الشريحة الواحدة، تعد سلسلة AVR هي الأسرع ولديها مخرج PWM، وهو ما يمكن أخذه بعين الاعتبار. ومع ذلك، فإن تردد تشغيل الكمبيوتر الصغير AVR أحادي الشريحة لا يزال غير مرتفع بدرجة كافية، ولا يمكن استخدامه إلا بالكاد. دعونا نحسب على وجه التحديد المستوى الذي يمكن لوحدة التحكم الدقيقة AVR التحكم فيه مباشرة في مصدر طاقة التبديل.
في وحدة التحكم الدقيقة AVR، يصل تردد الساعة إلى 16 ميجا هرتز. إذا كانت دقة PWM هي 10 بت، فإن تردد موجة PWM، أي تردد التشغيل لمصدر طاقة التحويل هو 16000000/1024=15625 (هرتز)، ومن الواضح أنه ليس كافيًا لكي يعمل مصدر طاقة التبديل عند هذا التردد (في نطاق الصوت). ثم خذ دقة PWM على أنها 9 بتات، وتردد التشغيل لمصدر طاقة التبديل هذه المرة هو 16000000/512=32768 (هرتز)، والذي يمكن استخدامه خارج نطاق تردد الصوت، ولكن لا تزال هناك مسافة معينة من تردد التشغيل لمصادر الطاقة الحديثة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن دقة البت 9- تعني أنه يمكن تقسيم دورة التشغيل والإيقاف لأنبوب الطاقة إلى 512 جزءًا. وبقدر ما يتعلق الأمر بالتشغيل، بافتراض أن دورة التشغيل هي 0.5، لا يمكن تقسيمها إلا إلى 256 جزءًا. بالنظر إلى العلاقة غير الخطية بين عرض النبضة وإخراج مصدر الطاقة، يجب طيها إلى النصف على الأقل، أي أنه لا يمكن التحكم في خرج مصدر الطاقة إلا إلى 1/128 على الأكثر، وبغض النظر عن تغير الحمل أو تغير جهد مصدر الطاقة، فإن درجة التحكم لا يمكن أن تصل إلا إلى هذه النقطة حتى. لاحظ أيضًا أن هناك موجة PWM واحدة فقط كما هو موضح أعلاه، وهي موجة أحادية النهاية. إذا كانت عملية الدفع والسحب (بما في ذلك نصف الجسر) مطلوبة، فستكون هناك حاجة إلى موجتين PWM، وستنخفض دقة التحكم المذكورة أعلاه إلى النصف، ولا يمكن التحكم فيها إلا إلى حوالي 1/64.
يمكنها تلبية متطلبات الاستخدام لمصادر الطاقة منخفضة الطلب مثل شحن البطارية، ولكنها ليست كافية لمصادر الطاقة التي تتطلب دقة إخراج عالية. خلاصة القول، لا يمكن استخدام المتحكم الدقيق AVR إلا على مضض في طريقة التحكم المباشر في PWM. ومع ذلك، فإن طريقة التحكم في تصميم مفتاح التحكم الذكي الثانية المذكورة أعلاه، أي أن الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة يضبط إخراج DA، ويتحكم في شريحة PWM، ويتحكم بشكل غير مباشر في عمل مصدر الطاقة، لكنه ليس لديه مثل هذا الارتفاع متطلبات الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة، والكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة من سلسلة 51 مختص. لا يزال سعر سلسلة 51 MCU أقل من سعر AVR. عيب تصميم مفتاح التحكم الذكي هو أن الاستجابة الديناميكية ليست كافية. الميزة هي أن التصميم مرن، مثل الحماية والاتصال، والجمع بين شريحة واحدة ورقائق PWM. ومن الصعب أيضًا تحقيق التحكم في الدورة الواحدة. لذلك أعتقد أن الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة يمكنه إكمال بعض الإعدادات التناظرية المرنة، وهناك شريحة PWM لإكمال بعض الأعمال خلفها. لقد رأيت مقالا باستخدام متحكم CPLD plus للتحكم.
نعلم جميعًا أن سعر CPLD وصعوبة التطوير لا يمكن مقارنتهما بأي حال من الأحوال بأسعار الحواسيب الصغيرة ذات الشريحة الواحدة، فلماذا يفعل ذلك؟ والسبب هو كما قال المؤلف، لأن عرض PWM للحاسوب الصغير أحادي الشريحة صغير، مما يؤدي إلى دقة منخفضة، ولا يمكن أن تلبي متطلبات النظام. وقال المؤلف أيضًا أنه في هذه الحالات، يعد تطبيق دائرة PWM خارج الشريحة خيارًا مثاليًا بلا شك. لقد اختار شريحة CPLD لتحقيق PWM. أقترح: الاستمرار في استخدام شريحة التحكم الأصلية لتحويل مصدر الطاقة لتحقيق ذلك. ليس السعر منخفضًا فحسب، بل من السهل أيضًا تنفيذ وظائف الحماية مثل اكتشاف التيار أحادي الدورة. نحن لا نحتاج إلى التحكم الرقمي من أجل التحكم الرقمي. ما ورد أعلاه هو تصميم مفتاح التحكم الذكي، يرجى من الأصدقاء المشاركة في المناقشة وتصحيحي.
