Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Mocny zasilacz 0..10A na PWM - rozmyślania teoretyczne

nsvinc 19 Lip 2008 15:52 2429 16
  • #1 19 Lip 2008 15:52
    nsvinc
    Poziom 35  

    Zastanawiam się nad budową mocnego zasilacza złożonego min. na mosfetowych stopniach końcowych...

    i mam parę pytań:

    Czy wystarczy zastosować mosfeta jako element kluczujący, za nim dać filtr (cewka + kondensator)?

    Ciągły pomiar napięcia na samym wyjściu (za cewka) powinno dać mozliwość zrobienia sprytnego ograniczenia prądowego - wiadomo że przy ustalonym napięciu wypełnienie będzie musiało być większe gdy wzrośnie prąd - i pilnować by prąd nie wzrósł za bardzo

    Jak policzyć parametry filtru wyjściowego?....Fajnie by było uzyskać napięcie o jak najmniejszych tętnieniach...

    Czy pomysł z regulacją prądu jak opisałem sprawdzi się i czy to ma rację bytu?

    Pozdrawiam

    0 16
  • #2 19 Lip 2008 16:31
    Freddie Chopin
    Specjalista - Mikrokontrolery

    zasilacze impulsowe maja taka brzydka wade, ze maja maly zakres regulacji...

    przy najprostszej konfiguracji (obnizajaca - buck, bez trafa) jest to 10% Vin minimalnie, zejscie ponizej tego powoduje, ze na wyjsciu zamiast napiecia stalego sa po prostu gigantyczne i bardzo ostre szpilki. dodanie transformatora (zeby zalatwil wstepna zmiane napiecia) zmniejsza ten zakres dodatkowo od gory do max 50% - powyzej tego nastepuje saturacja rdzenia transformatora

    z tego wzgledu, jesli zasilacz taki ma miec duzy zakres regulacji napiecia to prosciej robic hybryde - PWM jako pierwszy stopien, a liniowy jako drugi - dzieki temu straty na liniowym sa minimalne, a mozna zejsc z napieciem do ~zera.

    ograniczenie pradowe prosciej przeciez zrobic standardowo - zmierzyc ile pradu przeplywa przez precyzyjny rezystor duzej mocy o malej rezystancji, wstawiony zaraz za wyjsciem 'masy' takiego zasilacza - tym sposobem mierzac na nim napiecie masz od razu prad, bez kombinowania.

    microchip ma fajnego pdf'a o przetwornicach - cos na styl SMPS topologies.

    zerknij tez na dwa dsPICe z serii 30, ktore przeznaczone sa do przetwornic SMPS - maja fajne ficzery, takie jak asynchroniczne wejscia PWM fault lub asynchroniczne komparatory PWM fault, ktore sprawiaja, ze ograniczenie pradowe masz zalatwione praktycznie rzecz ujmujac sprzetowo.

    4\/3!!

    0
  • #3 19 Lip 2008 18:06
    trol.six
    Poziom 30  

    Nsvinc, nie wiem jakim sposobem uda ci się uzyskać prąd mierząc napięcie na wyjściu. Pewnie myślisz że wypełnienie ma wpływ na prąd co jest niezupełnie prawdą, a w przypdaku pracy prądu ciągłego dławika, jest wręcz nieprawdą, bo prąd jest wymuszany przez odbiornik, na podstawie napięcia.
    Nie znając oporności odbiornika nie jesteś w stanie określić prądu.

    Tylko pomiar na oporności da ci wynik w postaci napięcia proporcjonalnego do prądu, jak pisze Freddie Chopin. Czyli też gdybyś znał rezystancje odbiornika.

    Poza tym nie piszesz z jakiego źródła będzie to zasilane.

    W normalnej konfiguracji stosowanie PWM kontrolera nie jest najlepszym pomysłem. Choć jest do zrealizowania. Warto jednak dodać zabezpieczenia niezależne od kontrolera.

    Mając driwer np IR2110 możesz ograniczenie zrobić wykorzystując wejście SD.

    Jeżeli zależy ci na małych tętnieniach, mając dość dobre właściwości dynamiczne i straty, to tylko w gre wchodzi przetwornica wielofazowa.

    Osobiście do takich projektów nie pchałbym kontrolera tam gdzie jest ważna dokładność, choć sam w praktyce stosowałem czasem coś podobnego, i przy mniejszych wymaganiach jest do zrealizowania.
    Wynika to z dwóch rzeczy, dokładności PWM oraz czasu opóźnienia wprowadzanego przez mikrokontroler.

    Piców nie znam, nie wiem na ile można na tym uzyskać coś precyzyjnego.

    Nie zgodze sie też co do zakresu regulacji, co postuluje Chopin, tylko trzeba do takich projektów podchodzić nieco inaczej. Przy dużych różnicach napięcia mamy spory dI/dt, a to sprawia większe wymagania co do dławika, oraz na dodatek kłopot z pracą z małymi wypełnieniami. No i kwestia że wraz z różnicą napięcia, dokładnie odwrotnie wypada dawać wartości pojemności i dławika. Skutek jest taki że oba elementy mają zwykle większe wartości. Kłopot jest jeszcze w tym że w przetwornicy masz zwykle spore wartości pojemności na wyjściu, co sprawia że ograniczenie prądowe masz ciągłe, jednak niezbyt szybkie.

    0
  • #4 19 Lip 2008 19:17
    nsvinc
    Poziom 35  

    idea była taka, że jesli odbiornik ciągnie większy prąd, to wymagane jest większe wypełnienie impulsu, żeby utrzymać stałe napięcie - przynajmniej tak mi się zdaje...

    Interesuje mnie temat przetwornic wielofazowych - jakies informacje na ich temat zdobyłem.

    trol.six:
    Jak rozumiesz problem 'opóźnienia wprowadzane przez mikrokontroler'? Pic ma niezależny moduł PWM który sobie generuje sygnał bez ingerencji rdzenia - więc program wykonujący się w tle nie ma zbytnio wpływu na dokładność PWM.

    Zasilacz chcę zasilać z trafa toroidalnego 45v/400VA (docelowo), tak samo interesowałby mnie bardzo dokładny zakres regulacji (dlatego PWM)...

    Może myslę źle, lecz główne założenia zasilacza to malutki krok regulacji napięcia, jak i dobra stabilność napięcia. Krok najlepiej <10mV.

    Jesli mój pomysł definitywnie nie nadaje się do takich dokładnych regulacji - to JAKĄ topologię zastosować?

    0
  • #5 20 Lip 2008 01:14
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #6 20 Lip 2008 10:30
    Balu
    Poziom 38  

    Myślę, że czas przetwarzania itd... nie jest aż tak długi jak się koledze wydaje...:>
    Zważywszy, że PICe mają komparatory i przerwania...:>

    0
  • #7 20 Lip 2008 12:47
    trol.six
    Poziom 30  

    Albertb, cały niuans polega na tym że to jest jeszcze bardziej skomplikowana sprawa. Bo w trybie nieciągłym dławika wypełnienie jest bardziej proporcjonalne do mocy niż napięcia (a dokładnie do kwadratu), chociaż znowu to też nie jest tak, bo szybkość narastania prądu w dławiku zależy od różnicy napięć. Stąd jest to po prostu wynik wielu zmiennych.

    AVRy też mają komparatory i przerwania, ja robiłem prosta rzecz na AVR i jak pisałem jest to do zrealizowania, jednak nad uzyskaniem dobrych parametrów, np tętnienia na poziomie 20mV, w całym zakresie obciążalności, a do tego np stabilność na poziomie np 0,2V, plus PWM, a nie coś podobnego, i do tego stosownie małe elementy użyte w przetwornicy. To się będzie trzeba troche pogłowić.

    Głowić się można tam gdzie za bardzo nie ma dobrych scalaków i nie zależy nam na super dokładności. Ja czasem stosuje sterowanie z procka gdzie nie gdzie bo IMHO jest to czasem łatwiejsze i prostsze, szczególnie kiedy już mamy tego proca użytego. Ale nie każdy przypadek się na to klasyfikuje.

    Np przy 20Mhz AVR i PWM o f=80kHz mamy <250 cykli na podjęcie decyzji. Procki też mają wadę że rozdzielczość PWM nie jest wystarczająca. Albo mają za wolny ten PWM. Choć są typy z szybkimi i chyba asynchronicznymi. Będzie troche trzeba pożonglować a potem patrzyć czy wynik nas zadowoli, szczególnie jak podepniemy to pod sprzęt audio. A sprzęt audio ma problemy kiedy zakłócenia na zasilaniu mają częstotliwości rzędu np 15kHz.

    Wprawdzie nikomu nie odradzam, bo sam czasem robię dziwne rzeczy. Ale IMHO warto pamiętać też o zabezpieczeniach.

    0
  • #8 20 Lip 2008 14:55
    nsvinc
    Poziom 35  

    LM2576 mam obcykany w miarę bo sporo się robiło na tych układach (buck jak i boost) - nie chodzi o wyczajenie gotowca...

    albertb napisał że lepiej stosować gotowe scalaki - chyba nie o to mi chodzi :] Fajnie by bylo wziąć dsPICa albo lepiej, pic32 [80MHz i SZYBKIE przerwania, nie to co ARM], odpowiednia obstawe do niego i zrobić sobie wielokanałowy wielofazowy zasilacz (takie marzenia :D )

    trol.six - na megach się świat nie konczy - przy tym samym f pic32 będzie miał >4 razy tyle czasu na podjęcie decyzji - chyba wystarczy?

    Ostatnio wyczaiłem schemat wielofazowej przetwornicy do zasilania rdzenia uP z jakiejs płyty głównej - mozna potraktować to jako 'bazę'?

    albertb->

    Twój opis opóźnień mikrokontrolera...nie do końca się zgadzam. Przyjmijmy ze ADC pracuje z próbkowaniem 100kSps - czas od jednego cyklu pomiarowego do następnego to 10us.okres przebiegu PWM (przy f=100kHz) to również 10uS. więc worst case uC będzie wykonywał obliczenia 10uS (mało prawdopodobne).

    To dużo?

    Widzę to tak, że proc nadzoruje za pomocą ADC parametry wyjścia zasilacza 100.000 razy na sekundę. CO za tym idzie, ok. 100.000 razy na sekundę jest możliwość zmiany parametrów PWM.

    Oczywiście mówię tu o poj. PWM i poj. ADC.

    Myślę że po dodaniu odpowiedniego elektrolita na samo wyjście zasilacza naprawdę zniweluje fakt obnizenia napięcia na czas kilkunastu us...

    [Zeby nie było - teoretycznie sobie rozważam posiłkując się Waszymi wskazówkami, bo temat za który chcę się brać jest dla mnie w miarę nowy :] ]

    trol.six
    JEŚLI to JEST MOŻLIWE, to mnie teraz bardzo interesuje JAK :)

    0
  • #9 21 Lip 2008 00:31
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #10 21 Lip 2008 08:14
    Fyszo
    Spec od GSM

    Wystarczy pomyśleć jakie pola EM będą w pobliżu żeby stwierdzić że procesor co jakiś czas pójdzie w maliny. Nawet przy sterowaniu niezależnym układem mogą być problemy.
    Procesor który ma opóźnienie w reakcji, może powodować bujanie napięcia na wyjściu, i całkiem nieźle sam wygeneruje sygnał zmienny. Dodanie korekty programowej opóźni reakcję.

    0
  • #11 21 Lip 2008 08:21
    seba_x
    Poziom 31  

    takie małe OT : jeśli avr-ek się zwiesi to czy na wyjściu zasilacza pojawi się max napięcie ? jeśli tak to jak planujesz się przed tym uchronić ?

    0
  • #12 21 Lip 2008 10:22
    nsvinc
    Poziom 35  

    1. zaden avr :]
    2. pice słyną z zwiększonej odpornośći na zakłócenia, i nawet niektorzy forumowicze doradzają pice gdy procek ma pracować w zakłóconym środowisku
    3. Kwestię zabezpieczenia się przed zwiechą - trzeba przemyśleć. Odpowiedni zewnętrzny watchdog i monitor zasilania proca (np. ADI)

    Też myslalem nad zasilaczem analogowym wzorując się na kilkuset w necie dostępnych schematach - odpada, z powodu mocy strat. Wszędzie istnieje tranzystor robiący za grzejnik średniej mocy :]

    Fryszo-> juz wyzej napisałem jakiego rzędu będą te opóźnienia, zagrożenie widzę tylko w zwieszaniu się procesora.

    A jakie zastosować ograniczenie prądowe, dokladniej, jak je zrobić? Z waszych postów wynika że branie pod uwagę napięcia wyjsciowego do okreslenia prądu odpada - więc jak inaczej?

    0
  • #13 21 Lip 2008 11:49
    Freddie Chopin
    Specjalista - Mikrokontrolery

    tu masz przyklad: dsPICDEM SMPS Buck Development Board

    dsPICe przeznaczone do SMPS maja takie rzeczy, o ktorych sie innym nie snilo, m.in. maja hardware'owo zaimplementowane ... losowe zmienianie swojej czestotliwosci taktowania, dzieki czemu zaklocenia od PWMa sa rozpraszane w szerokim pasmie, a nie punktowo.

    4\/3!!

    0
  • #14 21 Lip 2008 12:08
    nsvinc
    Poziom 35  

    O thx :]

    Tak, wiem ze pice obsługuja to co zasilacze na płytach głównych (spread spectrum) i dlatego wypadałoby je zastosować zgodnie z przeznaczeniem :]

    0
  • #15 21 Lip 2008 16:06
    trol.six
    Poziom 30  

    Przez te ortografie to mi sie za bardzo nie chce pisać, bo 5 minut pisze, a 10 min. poprawiam błędy czasami.

    AVR'y stosuje się i nie wiem czemu macie z nimi tyle problemu. Zacząłem kiedyś robić projekt PFC na avr, i żadnych problemów nie miałem, a sama atmega przecież siedziała sobie na linii "gorącej", że tak powiem, a tuż obok prądy w porywach do 6A w pile.

    Niestety na razie nie mam czasu go skończyć. Tym bardziej że są kości. Ten projekt jednak zacząłem z powodu chęci większych możliwości regulacji, i takich tam innych fanaberi moich ;)

    To losowe zmienianie to czasem może zdenerwować. Właśnie w sprzętach audio. Jeżeli nie mamy dobrze tam odfiltrowane. Jedyna zaleta to teoretycznie mniej EMI.
    Zresztą bez większych problemów do zrealizowania na byle czym.

    No i jak to ktoś już napisał, typowy scalak analogowy, już w momencie wytwarzania impulsu ma wpływ na niego, proc jest zawsze opóźniony o ten swój jeden cykl.

    Może przeglądne ten projekt, z PICem jaki to on ma tam parametry. Zwróćcie uwagę że zakres napięcia wejściowego wcale nie jest jakiś rewelacyjny. Podejrzewam że mogą ograniczenia procka robić swoje.

    Ale przy wielofazowych zasilaczach wolałbym poświęcić swój czas np. na dopracowanie PCB, i całego projektu.

    Ale tak poza tym to zachęcam :) Na pewno można podczas takiego projektu wiele się nauczyć.

    0
  • #16 21 Lip 2008 16:16
    Freddie Chopin
    Specjalista - Mikrokontrolery

    trol.six napisał:
    Zwróćcie uwagę że zakres napięcia wejściowego wcale nie jest jakiś rewelacyjny. Podejrzewam że mogą ograniczenia procka robić swoje.

    no tak, tyle ze to jest plytka demonstracyjna, a nie zasilacz.

    4\/3!!

    0
  • #17 21 Lip 2008 16:24
    trol.six
    Poziom 30  

    Wiem że to jest płytka demonstracyjna, stąd powinno sie demonstrować maksimum ;) Z drugiej strony, pewnie byłaby za droga. Gdyby dać większe dławiki itp.

    ...

    Wiesz zerkłem sobie teraz na to, i widzę że driwery z serii 42*, i pewnie stąd też ograniczenie napięcia. Tymi sterownikami łatwo się steruje. Bo jest załatwiona sprawa od razu dwóch tranzystorów. Nie ma problemu z wypełnieniami 99% itp.

    0
  Szukaj w 5mln produktów