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单片机控制开关电源的几种方式解析

关于单片机节制开关电源的文章,本版发出了不少帖,争辩也很猛烈。趁此时机我也谈谈我的几点见地。

单片机节制开关电源,单从对电源输出的节制来说,可以有几种节制要领。

其一是单片机输出一个电压(经DA芯片或PWM要领),用作电源的基准电压。这种要领仅仅是用单片机代替了原本的基准电压,可以用按键输入电源的输出电压值,单片机并没有加入电源的反馈环,电源电路并没有什么篡改。这种要领最简单。

其二是单片机扩展AD,赓续检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,调剂DA的输出,节制PWM芯片,间接节制电源的事情。这种要领单片机已加入到电源的反馈环中,代替原本的对照放大年夜环节,单片机的法度榜样要采纳对照繁杂的PID算法。

其三是单片机扩展AD,赓续检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,输出PWM波,直接节制电源的事情。这种要领单片机参与电源事情最多。

第三种要领是最彻底的单片机节制开关电源,但对单片机的要求也最高。要求单片机运算速率快,而且能够输出足够高频率的PWM波。这样的单片机显然价格也高。

DSP类单片机速率够高,但今朝价格也很高,从资源斟酌,占电源资源的比例太大年夜,不宜采纳。

廉价单片机中,AVR系列最快,具有PWM输出,可以斟酌采纳。但AVR单片机的事情频率仍不敷高,只能是勉强应用。下面我们详细谋略一下AVR单片机直接节制开关电源事情可以达到什么水平。

AVR单片机中,时钟频率最高为16MHz。假如PWM分辨率为10位,那么PWM波的频率也便是开关电源的事情频率为16000000/1024=15625(Hz),开关电源事情在这个频率下显然不敷(在音频范围内)。那么取PWM分辨率为9位,此次开关电源的事情频率为16000000/512=32768(Hz),在音频范围外,可以用,但间隔今世开关电源的事情频率还有必然间隔。

不过必须留意,9位分辨率是说功率管导通-关断这个周期中,可以分成512份,单就导通而言,假定占空比为0.5,则只能分成256份。斟酌到脉冲宽度与电源的输出并非线性关系,必要至少再打个半数,也便是说,电源输出最多只能节制到1/128,无论负载变更照样网电源电压变更,节制的程度只能到此为止。

还要留意,上面所述只有一个PWM波,是单端事情。假如要推挽事情(包括半桥),那就必要两个PWM波,上述节制精度还要减半,只能节制到约1/64。对要求不高的电源例如电池充电,可以满意应用要求,但对要求输出精度较高的电源,这就不敷了。

综上所述,AVR单片机只能很勉强地应用在直接节制PWM的要领中。

然则上列第二种节制要领,即单片机调剂DA的输出,节制PWM芯片,间接节制电源的事情,却对单片机没有那么高的要求,51系列单片机已可胜任。而51系列单片机的价格比AVR照样低一些。

网友coocle曾颁发他的见地:“单片机节制开关电源的毛病在于动态相应不敷,优点是设计的弹性好,如保护和通讯,我的设法主见是单片机和pwm芯片相结合,现在的一样平常单片机的pwm输出的频率普遍还不是太高,频率太高,想要实现单周期节制也很难。以是我感觉单片机可是完成一些弹性的模拟给定,后面还有pwm芯片完成一些事情。”

不足为奇,在电子电源综合区中有篇原创文章《DPWM电路的钻研》,也是用数字电路输出PWM波直接节制开关电源事情。他是用CPLD再加单片机进行节制。众所周知CPLD的价格以及开起事度绝非单片机可比,那么他为什么要这样做?缘故原由如作者所说,因为单片机的PWM宽度小,导致精度低,不能满意系统的要求。作者又说,在这些环境下,利用片外PWM电路无疑是一种抱负的选择。他选择CPLD芯片来实现PWM。我则建议:照样用开关电源原本的节制芯片来实现。不只价格低,而且轻易实现单周期电流检测等保护功能。我们大年夜可不必为数字节制而数字节制。

责任编辑;zl

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