Wprowadzenie do kilku metod sterowania zasilaczem impulsowym sterowanym jednoukładowo
Jednym z nich jest to, że mikrokontroler wyprowadza napięcie (poprzez układ DA lub tryb PWM), które jest używane jako napięcie odniesienia dla zasilacza. W tej metodzie oryginalne napięcie odniesienia zastępuje się jedynie mikrokontrolerem, który za pomocą przycisku może wprowadzić wartość napięcia wyjściowego zasilacza. Mikrokontroler nie dodaje pętli sprzężenia zwrotnego zasilacza i nie ma żadnych zmian w obwodzie zasilania. Ta metoda jest najprostsza.
Drugim jest rozszerzenie AD mikrokontrolera, ciągłe wykrywanie napięcia wyjściowego zasilacza, regulacja wyjścia DA w oparciu o różnicę między napięciem wyjściowym zasilacza a ustawioną wartością, kontrolowanie układu PWM i pośrednio kontrolując pracę zasilacza. W ten sposób do pętli sprzężenia zwrotnego zasilacza dodano mikrokontroler, zastępując oryginalne łącze wzmacniające. Program mikrokontrolera musi używać bardziej złożonego algorytmu PID.
Trzecim jest rozszerzenie AD mikrokontrolera, stale wykrywając napięcie wyjściowe zasilacza i wysyłając fale PWM w oparciu o różnicę między napięciem wyjściowym zasilacza a ustawioną wartością, bezpośrednio kontrolując działanie zasilacza . W ten sposób mikrokontroler jest najbardziej zaangażowany w pracę zasilacza.
Trzecia metoda to najdokładniejszy zasilacz do przełącznika sterującego mikrokomputera jednoukładowego, ale wymagania dla mikrokontrolerów jednoukładowych są również najwyższe. Mikrokontroler musi mieć dużą prędkość obliczeniową i być w stanie generować fale PWM o odpowiednio wysokiej częstotliwości. Takie mikrokontrolery są oczywiście drogie.
Szybkość mikrokontrolerów opartych na DSP jest wystarczająco wysoka, ale obecna cena jest również bardzo wysoka. Z punktu widzenia kosztów odsetek kosztów energii jest zbyt duży, aby można go było przyjąć.
Wśród tanich mikrokontrolerów seria AVR jest najszybsza i ma wyjście PWM, co można rozważyć do przyjęcia. Częstotliwość robocza mikrokontrolera AVR jest jednak w dalszym ciągu niewystarczająca i można ją wykorzystywać niechętnie. Poniżej obliczymy do jakiego poziomu mikrokontroler AVR może bezpośrednio sterować pracą zasilacza impulsowego.
W mikrokontrolerze AVR maksymalna częstotliwość taktowania wynosi 16 MHz. Jeśli rozdzielczość PWM wynosi 10 bitów, wówczas częstotliwość fali PWM, zwana także częstotliwością roboczą zasilacza impulsowego, wynosi 16000000/1024=15625 (Hz). Oczywiście nie wystarczy, aby zasilacz impulsowy pracował na tej częstotliwości (w zakresie audio). Tak więc, przyjmując rozdzielczość PWM na 9 bitów, częstotliwość robocza zasilacza impulsowego wynosi tym razem 16000000/512=32768 (Hz), co może być używane poza zakresem audio, ale nadal istnieje pewna odległość od częstotliwość robocza nowoczesnych zasilaczy impulsowych.
Należy jednak zaznaczyć, że rozdzielczość {{0}}bitowa oznacza, że podczas cyklu włączania i wyłączania tranzystora mocy można go podzielić na 512 części. Pod względem samego przewodzenia, zakładając cykl pracy 0,5, można go podzielić tylko na 256 części. Biorąc pod uwagę, że szerokość impulsu nie jest liniowo powiązana z mocą wyjściową zasilacza, konieczne jest wykonanie co najmniej jeszcze jednego zagięcia. Innymi słowy, moc wyjściową można kontrolować maksymalnie do 1/128, niezależnie od zmian obciążenia lub zmian napięcia sieci, stopień kontroli może osiągnąć tylko ten punkt.
Należy również pamiętać, że istnieje tylko jedna fala PWM wspomniana powyżej, która działa na jednym końcu. Jeśli wymagana jest praca typu push-pull (w tym półmostek), wymagane są dwie fale PWM, a powyższą dokładność sterowania należy zmniejszyć o połowę, co można kontrolować tylko do około 1/64. W przypadku zasilaczy o niskich wymaganiach, takich jak ładowanie akumulatora, może spełnić wymagania użytkowe, ale w przypadku zasilaczy wymagających dużej dokładności wyjściowej to nie wystarczy.
