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一粒金砂(初级)

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也谈单片机控制的开关电源 [复制链接]

关于单片机控制开关电源的文章,本版发出了不少帖,争论也很激烈.趁此机会我也谈谈我的几点看法. 单片机控制开关电源,单从对电源输出的控制来说,可以有几种控制方式. 其一是单片机输出一个电压(经DA芯片或PWM方式),用作电源的基准电压.这种方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压,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改动.这种方式最简单. 其二是单片机扩展AD,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,调整DA的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作.这种方式单片机已加入到电源的反馈环中,代替原来的比较放大环节,单片机的程序要采用比较复杂的PID算法. 其三是单片机扩展AD,不断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,直接控制电源的工作.这种方式单片机介入电源工作最多. 第三种方式是最彻底的单片机控制开关电源,但对单片机的要求也最高.要求单片机运算速度快,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类单片机速度够高,但目前价格也很高,从成本考虑,占电源成本的比例太大,不宜采用. 廉价单片机中,AVR系列最快,具有PWM输出,可以考虑采用.但AVR单片机的工作频率仍不够高,只能是勉强使用.下面我们具体计算一下AVR单片机直接控制开关电源工作可以达到什么水平. AVR单片机中,时钟频率最高为16MHz.如果PWM分辨率为10位,那么PWM波的频率也就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625(Hz),开关电源工作在这个频率下显然不够(在音频范围内).那么取PWM分辨率为9位,这次开关电源的工作频率为16000000/512=32768(Hz),在音频范围外,可以用,但距离现代开关电源的工作频率还有一定距离. 不过必须注意,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.考虑到脉冲宽度与电源的输出并非线性关系,需要至少再打个对折,也就是说,电源输出最多只能控制到1/128,无论负载变化还是网电源电压变化,控制的程度只能到此为止. 还要注意,上面所述只有一个PWM波,是单端工作.如果要推挽工作(包括半桥),那就需要两个PWM波,上述控制精度还要减半,只能控制到约1/64.对要求不高的电源例如电池充电,可以满足使用要求,但对要求输出精度较高的电源,这就不够了. 综上所述,AVR单片机只能很勉强地使用在直接控制PWM的方式中. 但是上列第二种控制方式,即单片机调整DA的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作,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还是低一些. 网友coocle曾发表他的看法:“单片机控制开关电源的缺点在于动态响应不够,优点是设计的弹性好,如保护和通讯,我的想法是单片机和pwm芯片相结合,现在的一般单片机的pwm输出的频率普遍还不是太高,频率太高,想要实现单周期控制也很难.所以我觉得单片机可是完成一些弹性的模拟给定,后面还有pwm芯片完成一些工作.” 无独有偶,在电子电源综合区中有篇原创文章《DPWM电路的研究》,也是用数字电路输出PWM波直接控制开关电源工作.他是用CPLD再加单片机进行控制.众所周知CPLD的价格以及开发难度绝非单片机可比,那么他为什么要这样做?原因如作者所说,由于单片机的PWM宽度小,导致精度低,不能满足系统的要求.作者又说,在这些情况下,应用片外PWM电路无疑是一种理想的选择.他选择CPLD芯片来实现PWM.我则建议:还是用开关电源原来的控制芯片来实现.不但价格低,而且容易实现单周期电流检测等保护功能.我们大可不必为数字控制而数字控制. 敬请版主及各位朋友指正.
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谢谢,值得参考。。。。。。。  详情 回复 发表于 2017-9-25 09:37
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一粒金砂(初级)

沙发
 

回复:也谈单片机控制的开关电源

好,我去年曾看过一本杂志,很多专家都在讨论,到2004年,几乎所有的模拟电路都可以用数字电路替代,唯独有两个不能,一个就是POWER(电源),另一个就是晶振,所以电源,如果能单独用数字搞定,是不可能的,单片机在电源中只能起一个符助作用,如,显示啊,PWM调制,电压,电流,温度,环境,检测,然后控制指示啊,有,指示灯,LCD,LED,控制器,报警,控制马达转动啊,等等,如果要用单片机代替这些IC,3843,3842,TL494,是非常不划算的,现就一个单带I/O口的单片机也要二块多,再加一个晶振接近三块,还有就是单片机,供电电路不能相3843那样,我们必须给它一个精确的稳定的电源电压,否则又会导致一些问题,很麻烦!!!单片机如果带A/D口,PWM口,目前市场最少也要三块多,加一个晶振就是接近四块了,单片机控制,有待着的单片机技术的迅速发展!!!!!!!!!!
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一粒金砂(初级)

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回复:也谈单片机控制的开关电源

现在有些电源像BUS Converter,他们的输出电压不调整,我觉得就可以用有pwm模块的单片机来作电源控制IC,它还可以完成所以的保护功能.
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一粒金砂(初级)

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回复:也谈单片机控制的开关电源

很抱歉,我不知道BUS Converter,也就不能提出看法. 这是交流-直流转换的设备么?
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一粒金砂(初级)

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回复:也谈单片机控制的开关电源

不是的,是48V降压倒8V,9.6V和12V,起到隔离降压的作用,然后用POL来变换到5V,3.3V等各种电压.这是个电源的发展方向.
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一粒金砂(初级)

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回复:也谈单片机控制的开关电源

如果是这样,应该没有问题. 但这样的电源模块市场上很多,价格也不高.用单片机进行控制,成本上是否合算,还需要考虑.
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一粒金砂(初级)

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