مقدمة إلى طرق التحكم المتعددة لإمدادات الطاقة ذات الشريحة الواحدة

مقدمة إلى طرق التحكم المتعددة لإمدادات الطاقة ذات الشريحة الواحدة

الأول هو أن المتحكم الدقيق يقوم بإخراج جهد كهربائي (عبر شريحة DA أو وضع PWM)، والذي يستخدم كجهد مرجعي لمصدر الطاقة. تقوم هذه الطريقة فقط باستبدال الجهد المرجعي الأصلي بوحدة تحكم دقيقة، والتي يمكنها إدخال قيمة جهد الخرج لمصدر الطاقة باستخدام زر. لا يضيف المتحكم الدقيق حلقة تغذية مرتدة لمصدر الطاقة، ولا توجد تغييرات في دائرة الطاقة. هذه الطريقة هي الأبسط.

والثاني هو توسيع AD لوحدة التحكم الدقيقة، والكشف المستمر عن جهد الخرج لمصدر الطاقة، وضبط خرج DA بناءً على الفرق بين جهد الخرج لمصدر الطاقة والقيمة المحددة، والتحكم في شريحة PWM، و التحكم بشكل غير مباشر في تشغيل مصدر الطاقة. بهذه الطريقة، تمت إضافة وحدة التحكم الدقيقة إلى حلقة التغذية الراجعة لمصدر الطاقة، لتحل محل وصلة التضخيم الأصلية. يحتاج برنامج المتحكم الدقيق إلى استخدام خوارزمية PID أكثر تعقيدًا.

والثالث هو توسيع AD لوحدة التحكم الدقيقة، والكشف المستمر عن جهد الخرج لمصدر الطاقة، وإخراج موجات PWM بناءً على الفرق بين جهد الخرج لمصدر الطاقة والقيمة المحددة، والتحكم المباشر في تشغيل مصدر الطاقة . بهذه الطريقة، يكون المتحكم الدقيق هو الأكثر مشاركة في عملية إمداد الطاقة.

الطريقة الثالثة هي مصدر الطاقة الأكثر شمولاً للتحكم في الحواسيب الصغيرة ذات الشريحة الواحدة، ولكن متطلبات وحدات التحكم الدقيقة ذات الشريحة الواحدة هي الأعلى أيضًا. يجب أن يتمتع المتحكم الدقيق بسرعة حوسبة عالية وأن يكون قادرًا على إخراج موجات PWM ذات تردد عالٍ بدرجة كافية. من الواضح أن مثل هذه المتحكمات الدقيقة باهظة الثمن.

سرعة وحدات التحكم الدقيقة القائمة على DSP عالية بما فيه الكفاية، ولكن السعر الحالي مرتفع جدًا أيضًا. ومن منظور التكلفة، فإن نسبة تكلفة الطاقة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن اعتمادها.

من بين وحدات التحكم الدقيقة منخفضة التكلفة، تعد سلسلة AVR هي الأسرع ولديها مخرجات PWM، والتي يمكن اعتبارها قابلة للاعتماد. ومع ذلك، فإن تردد العمل لوحدة التحكم الدقيقة AVR لا يزال غير مرتفع بدرجة كافية ولا يمكن استخدامه إلا على مضض. أدناه، سنقوم بحساب المستوى الذي يمكن أن يتحكم به متحكم AVR بشكل مباشر في تشغيل مصدر طاقة التبديل.

الحد الأقصى لتردد الساعة في وحدة التحكم الدقيقة AVR هو 16 ميجا هرتز. إذا كانت دقة PWM هي 10 بت، فإن تردد موجة PWM، المعروف أيضًا بتردد التشغيل لمصدر طاقة التحويل، هو 16000000/1024=15625 (هرتز). من الواضح أنه لا يكفي أن يعمل مصدر طاقة التبديل على هذا التردد (ضمن نطاق الصوت). لذلك، بأخذ دقة PWM كـ 9 بتات، فإن تردد العمل لمصدر طاقة التبديل هذه المرة هو 16000000/512=32768 (هرتز)، والذي يمكن استخدامه خارج نطاق الصوت، ولكن لا تزال هناك مسافة معينة من تردد العمل لإمدادات الطاقة التبديل الحديثة.

ومع ذلك، يجب ملاحظة أن دقة البت {{0}} تعني أنه أثناء دورة إيقاف تشغيل ترانزستور الطاقة، يمكن تقسيمه إلى 512 جزءًا. فيما يتعلق بالتوصيل وحده، بافتراض أن دورة التشغيل تبلغ 0.5، لا يمكن تقسيمها إلا إلى 256 جزءًا. وبالنظر إلى أن عرض النبضة لا يرتبط خطيا بإخراج مصدر الطاقة، فمن الضروري عمل طية أخرى على الأقل. بمعنى آخر، لا يمكن التحكم في خرج الطاقة إلا إلى 1/128 على الأكثر، بغض النظر عن تغيرات الحمل أو تغيرات جهد الشبكة، فإن درجة التحكم لا يمكن أن تصل إلا إلى هذه النقطة.

لاحظ أيضًا أن هناك موجة PWM واحدة فقط مذكورة أعلاه، والتي تعمل على طرف واحد. إذا كانت عملية الدفع والسحب (بما في ذلك نصف الجسر) مطلوبة، فستكون هناك حاجة إلى موجتين PWM، ويجب تقليل دقة التحكم المذكورة أعلاه بمقدار النصف، والتي لا يمكن التحكم فيها إلا إلى حوالي 1/64. بالنسبة لمصادر الطاقة ذات المتطلبات المنخفضة، مثل شحن البطارية، يمكنها تلبية متطلبات الاستخدام، ولكن بالنسبة لمصادر الطاقة التي تتطلب دقة إخراج عالية، فهذا لا يكفي.