Egy kis szünet után úgy tűnik leporolhatom a tápegység alkatrészeit. A jövő héten reményeim szerint már a folytatásról írhatok.

Kíváncsian várjuk! Nem akarsz ebből cikket írni?

Minden tiszteletem az öné, lenne pár kérdésem kezdetben, ahol van a szigetelési táv. és a fesz. diagramm ott van 3 kül. színű jelalak, melyik mit takar?
Illetve én is szívesen látnám a szabályozás legalább ilyen részletes leírását, ebből a cikkből többet tanultam, mint 10 különböző tápegységes topikban le a kalappal. És én általában ami itt a HE-n megtetszik azt utánaépítem, remélem ha nekivágok számíthatok a segítségére.

A P (arányos) szabályozó olyan lineáris erősítő, amelynek a fázistolása elhanyagolhatóan kicsi abban a frekvencia tartományban, ahol a szabályozókör H hurokerősítése 1-nél nagyobb. Ilyen például egy Ωos visszacsatolású műveleti erősítő.

A PI (arányos-integráló) szabályozó olyan erősítő amely kisfrekvencián integrátorként, nagyfrekvencián arányos erősítőként működik. Az integráló tag alkalmazásával jelentősen javítható a H<1 esetében az erősítő stabilitása. Analóg reprezentánsa egy soros RC taggal visszacsatolt műveleti erősítő. Ez a megoldás fK kritikus frekvenciáig stabil működést eredményez.

A PID (arányos-integráló-differenciáló) szabályozó olyan erősítő, amelyben a PI szabályozóval párhuzamosan egy differenciáló kapcsolást kötünk. Ez a kapcsolás az fD differenciálási frekencia fölött differenciálóként működik. Ezt a tulajdonságát a PI szabályozó fáziseltolásának kompenzálására használjuk, így nagyobb arányos erősítést állíthatunk be és nagyobb fK kritikus frekvenciát kapunk. Ez a tranziensek gyorsabb csillapodását, vagyis a szabályozó gyorsabb és pontosabb beállását eredményezi.

Ha jól értelmeztem (elolvastam 2-szer az egészet), akkor ezek közül kellene választani, igaz?
Én azt ajánlom, hogy döntse el ön, hogy melyik a legjobb, (kérem a döntését indokolja is) nekem a PID-es szabályzás tetszik a legjobban, bár szerintem az a legbonyolultabb is >

Cikket? Szívesen! Van valami saját kiadványod ahol szívesen veszik a publikációt?

szerintem ő a HE cikkei közé gondolta, vagy legalábbis én oda gondoltam

A diagram mint írtad három különböző színnel jelölt függvényt tartalmaz, három különböző ajánlásnak megfelelő szigetelési térközt ábrázol a feszültség függvényében.
Ezek a következőek:
Fekete: IPC-9592
Zöld: IPC- 2221
Vörös: UL60950
Az IPC az amerikai elektronikai ipar szereplőinek szervezete, amely keretein belül az iparban - többek között - megjelenő új technológiák bevezetésével kapcsolatos ajánlásokat, szabványokat fogalmaznak meg az ismétlődően megrendezésre kerülő konferenciáikon.
Így az IPC-2221 (Generic Standard on Printed Board Design) a nyomtatott áramköri lapok tervezésének általános alapelveit tartalmazza, amelyet 1998-ban adtak ki.
Az IPC-9592 ajánlás pedig (Power Conversion Standard) teljesítmény átalakítók szabványait foglalja össze, ami magában foglalja az áramköri lapok tervezésére vonatkozó ajánlásokat.
Az UL60950 pedig elektronikai biztonsági szabvány, amely általában az elektromos energiával működő berendezések biztonságtechnikájára ad előírásokat.
Értelem szerűen a különböző ajánlások szerinti szigetelési távolságok eltérnek, eltérhetnek egymástól, mégpedig azért mert a különböző szabványok más szempontok alapján határozták meg ezeket az értékeket. Arról nem is szólva, hogy különböző időben születtek.
Ezek az értékek irányadóak, amelyeket a szabványok szándéka szerinti vizsgálati eredmények támasztanak alá, valamint az iparban felhalmozódott tapasztalati ismeretek.

A P, PI, PID szabályozó típusok ismertetésénél nem választást vetettem fel, hanem ismertettem az alapvető működésmódokat. Valójában nem kérdéses, hogy melyik alkalmazása eredményez jó működést. Lehet, hogy általánosnak tűnik a megfogalmazás de azt kell mondanom megfelelő ismeretek, gyakorlat bírtokában eldönthető még a tervezési fázisban, hogy melyik típusú szabályozó kör felel meg a célnak. Ehhez persze szükséges ismerni a tervezett szabályozási kör hozzávetőleges tualajdonságat, az elvárt működést. Ezek összességében meghatározzák a szabályozó típust.
Esetünkben a választás lehetősége a PID és a FUZZY tipusú szabályozókra korlátozódik. A két szabályozási metodus elsősorban filozofiájában (elviekben) tér el egymástól, hasonló eredményt produkálva.
Lehetséges, hogy mindkét szabályozóval megépítem. ...de hadd legyek szubjektív is... hozzám a FUZZY áll közelebb. A nehézségekről meg annyit: egyik sem egyszerű. A nehézségek mindkét esetben jelenkeznek, de másban. Egyiknél főleg a paraméterek helyes beállításában, a másiknál inkább az algoritmus kódolásában. Ha felhasználó szinten foglalkozunk vele, mondjuk egy konkrét szabályozó IC adatlapjának ajánlott kapcsolási vázlata alapján építjük meg, mitsem kell törődni a mögöttes matematikai apparátussal. Ám ha magunk próbáljuk "bedrótozni" a megfelelő működést egy digitális szabályozókörbe, hirtelen hegynyi nehézség tornyosulhat előttünk.

már kezdek tűkön ülni, mikor lesz a folytatás?

Szerdán... remélem...
A hétvégén került megint fókuszba, de először dolgoznom kell rajta, hogy írni tudjak róla.
Volt még egy mondatod amire nem reagáltam, csak utóbb vettem észre. Természetesen segítek bárkinek. Ha tudok, szívesen...

Sziasztok
Hát tudjátok sok mindent tapasztaltam az életben, de ilyet még nem...
Igazából csak pár hete foglalkoztat az elektronika... és igazából ebből semmit sem értettem... de azért figyelmesen többször is végig olvastam. Csak gratulálni szerettem volna Mindenkinek aki otthonosan mozog az ilyen szintű elektronikai ismeretek terén.
Pár napja még naiv módon biztam benne hogy én is képben leszek mint egyesek ha megnéznek egy rajzot.
Erről azt hiszem lemondhatok... bar nem idő... vagy kedv kérdése... csak egyszerűen nem tudom hol kezdjem.
Na jó még egyszer gratula mkinek... :kalap:

ha nem tudod hol kezdd, akkor talán vegyél egy elektronikai könyvet, és olvasgasd. De szerintem magában az elméleti tudást nehéz elsajátítani gyakorlat nélkül, tehát párhuzamosan a kettőt. Így lesz tapasztalat, de ez nem ennek a topicnak a témája, tehát bocsi az OFF-ért.

Dear Giant
Am I understand you are you looking for such design or help on the design?
I am a retiered power supply engeneer your task is easie and it is can be down relatively low cost and a very high efficiency(85%)
PLease let me know if you interested to see the latest switching power supply controll theories from the USA.I spend 40+years on this subject my self.
Sorry my Hungarian on the technical language is not acceptable

Megdobálhattok kaviccsal, de jó ha a felét sejtem, mi akar ez lenni. Nem lehetne hungarisül kommunikálni?

Hi Aptos11!

Thanks for your reply. I do not need help. I spend many years as an engineer too and I think I have enough knowledge to design my project. I started this project on the one hand, because I did not find here any exact description about any electronics and on the other hand, I would like to show how it is necessary to do it. This is a good time to me and I would like to provide the knowledge to others when they need it.
In addition, I am receiving with pleasure all the innovations, new theories. Let me know please if you would like to tell your ideas to us.

Giants

az előbbi beszélgetésre én is kíváncsi lennék, de sajna nem tudok angolul, amennyire le bírtam fordítani Aptos11 hozzászólását, az itt van: Kedves giants
Am értelek téged ilyen tervet vagy segítséget keresel a terven?
Én vagyok egy retiered hatalom-ellátás engeneer a feladatod könnyű és ez van lent tud lenni viszonylag alacsony költség és egy nagyon magas efficiency(85%)
kérem megengedte nekem, hogy tudjam, hogy érdekeltél-e hogy lásd a legújabbakat, amik áramellátás-irányítás-elméleteket kapcsolnak az USA.Iból, költeni 40+yearsöt ezen a témán, az énem.
Sajnálja, hogy a magyarom a szaknyelven nem elfogadható, és ha még esetleg Giants válaszát is lefordítaná valaki, az nagyon szuper lenne

Valaki értelmesen le tudná ezt ide írni?, hogy az is értse aki nem tud angolul, köszönöm előre is a segítséget

Hát talán majd Giants, ha jön biztos megteszi. Egyébként arról ír, hogy nincs szüksége segítségre (ezen nem is csodálkozom ! ), és szeretné megosztani a tudását, és ezt örömmel teszi, nagy vonalakban ennyi.

Itt jelezném, hogy elfoglatam én is a helyem a közönség között, és nagy tisztelettel figyelem az előadást. Részemről leginkább a trafókészítés részletes tárgyalása érdekelne a legjobban, ezen a részen van mit fejlesztenem tudásban. Mondjuk amúgy is egy lényeges kérdés, már csak a helytelen elkészítésből adódó életveszélyessége miatt is.

Idézet:
„Kedves Giant
Ha jól értelmezem, ilyen terveket keresgélsz; szükséged van esetleg segítségre hozzá?
Én egy nyugdíjas tápegységfejlesztő-mérnök vagyok; a feladatod egyébként egyszerű, viszonylag alacsony költségvetésből kihozható és eléggé nagy hatásfoka lehet.
Légy szíves, tudasd velem, ha érdekelnének a legfrissebb kapcsolóüzemű tápegységekről szóló gondolatok, teóriák az USA-ból. Én több, mint 40 évet töltöttem el a szakma ezen területén.
Bocsi, de a magyar tudásom nem túl fényes műszaki téren.

>>>

Hi Aptos11!
Köszi a hozzászólást. Igazából nincs szükségem segítségre. Jónéhány éve én is mérnökként tevékenykedem és azt hiszem, van elég tudásom egy saját alkotás megtervezéséhez. Egyrészt, azért kezdtem ezt a projektet, mivel nem igazán találtam egyértelmű leírásokat ebben a témában, másrészt, szeretném látni, milyen igény vannak erre. Nekem is jól jön ez a projekt, illetve olyanoknak is jövedelmező tudást adhat, akik erre igényt tartanak.
Egyébként szívesen veszek mindennemű új gondolatot e téren. Értesíts légyszíves, ha úgy érzed, hogy a gondolataidat szívesen megosztanád velünk.

Giants”

köszönöm a fordítást, így már mássabbul értelmeztem, mint az én fordításomat , de tegyük fel, hogy ő is megosztaná velünk a tudását (mármint Aptos11) szerintem annak mindenki örülne, de ki fogja lefordítani

Tisztelt Giants, szerintem még ezekre a kérdésekre érdemes lenne kitérni a topicban: szűrők, érintésvédelem, a szabályozó kör szummázott sebessége (tehát milyen gyorsan reagál az én parancsomra, + a belső korrekciót milyen hamar végzi el), mennyire számít kapcs. üzemű tápnál a hálózati fesz. pufferoltságának a mértéke, a szabályozóban az ADC hány bites felbontással üzemel, és mennyire stabilan? (pontosság). Ill. van pontos elképzelés a külalakkal kapcsolatban? Mekkora méretre kell számítani? Mennyire érzékeny a hálózati zajokra, ill. mi a min. bemeneti tápfesz, aminél még üzemképes. +1 a ráadás: ön szerint ezzel a készülékkel jobb kim. paramétereket lehet-e elérni, mint egy áteresztőtranzisztoros hasonló teljesítményű tápegységgel, (Mondjuk az áteresztőtranzisztoros táp (2 utasan egyeniránytott) 47000µF-os, és 40V-os nyers egyenfeszültségből állítaná elő a kim. feszültséget.) Ez utóbbi kérdésem arra irányul, hogy ez a lényegesen bonyolultabb tápegység (az ön készüléke) érdemben is többet, jobb minőseget produkál, vagy csak a kihívás miatt készül?

Sok kérdést tettél fel Bankimajki. Azt hiszem nem tisztem az abszolút igazságot megválaszolni ezen kérdések körében. Azt viszont megtehetem, elmondom én hogy látom.
Nem szándékoztam eredetileg kiszélesíteni a témát általános áramköri analízissé. Ráadásul nem is szakterületem az érintésvédelem, a szűrő méretezés. Mindezek ellenére, ha a szünetek kitöltésére alkalmasnak találjátok, elmerülhetünk ezekben a témákban is. Legfeljebb tanulunk mindannyian (bár biztosan van, aki jobban ért hozzá), mert bizony utána kell néznem.
Nem sorrendben próbálok választ adni. Nézzük először a méretet. Az áramköri lapokból nagyjából adódik a befoglaló méret. Ennél pontosabbat később tudok mondani, ha találtam alkalmas tokozási lehetőséget. Mondjuk első közelítésre szeretném, ha a tápegység mérete a kb. 15x20x25 cm (magasság x szélesség x mélység) méretet nem haladná meg. Ez a felépítés már tartalmazza a kijelzőt, kezelőszerveket, hálózati csatlakozót.
A másik érdekes kérdés arra vonatkozott, hogy jobb paramétereket lehet-e elérni az általam bemutatott tápegységgel, mint egy soros stabilizátoros tápegységgel. Mit jelent, az hogy jobb? Ezt a minőségi jelzőt egy adott alkalmazásnak leginkább megfelelő tápegység érdemli ki függetlenül attól, hogy milyen felépítésű. Nézzük a különböző konstrukciós lehetőségeket és hasonlítsuk össze néhány paraméterüket (azonos teljesítményt feltételezve). Egy 300 VA kimeneti teljesítményű tápegység soros stabilizátoros felépítés mellett igen nagy tömegű és térfogatú, amelynek döntő hányadát a hálózati transzformátor, a hűtőbordák és a puffer kondenzátorok adják. Az szükséges legnagyobb kimeneti feszültség elérése érdekében a stabilizálatlan feszültségnek a kimenetinél nagyobbnak kell lenni. Belátható, hogy a hatásfok szélsőséges értékek között változik. Alacsony kimeneti feszültség és maximális kimenő áram esetén a szabályozó elemeken a különbözeti feszültség és a terhelő áram szorzatának megfelelő veszteségi teljesítmény keletkezik. Ebben az esetben nagyon rossz a hatásfok. A keletkezett hőmennyiséget megfelelő hűtőfelületekkel el kell vezetni a félvezető eszközökről és a hőmérsékletüket üzemi tartományban kell tartani. Ilyen nagy hőmennyiség leadásához nagyméretű hűtőbordákat kell alkalmazni. Az analóg szabályozási körök nagyon jó dinamikus tulajdonságúak. A kimeneti zajfeszültség alacsony szinten tartható.
Egy kapcsoló üzemű tápegységnél a transzformátor tömege nagymértékben csökkenthető. A szabályozó elemek üzemmódja miatt – kapcsoló üzem – a keletkezett veszteségi teljesítmény alacsony a teljes szabályozási tartományban. Ezért a hűtőbordák tömege, térfogata csökkenthető. A legtöbb esetben primer oldali szabályozást alkalmaznak. A működésmódból adódóan, nagy a sajátzaj termelése, amely hatásaitól mind a hálózati oldalt, mind a fogyasztói oldalt meg kell védeni. Ezen szűrőköröknek a beépítése járulékos költségeket jelentenek. Ez a zaj tipikusan elektromágneses sugárzás formájában jelentkezik, de az áramköri kontaktusokon keresztül vezetéses úton is hatással lehet a hálózaton lévő egyéb fogyasztókra. Megfelelően méretezett szűrőkörökkel jelentős zajcsökkenést lehet elérni a kimeneten. Ez azonban általában nem éri el az analóg szabályozási köröknél megszokott értékeket. Miért választjuk akkor egyik vagy másik megoldást? Ez teljesen alkalmazásfüggő. Az esetek többségében kielégítő a kapcsoló üzemű tápegységek használata. Egyes kritikus felhasználásoknál indokolt lehet egy soros stabilizátoros tápegység használata. A munkáim során elenyésző százalékban van szükség nagyon alacsony zajfeszültség elérésére a kimeneten így az igényeimnek maradéktalanul megfelel a kapcsoló üzemű tápegység.
Létezik még olyan konstrukció is amelyben egyesítik a különféle kapcsolások előnyös tulajdonságait. Például egy kapcsolóüzemű előszabályozóval felépített, soros analóg szabályozót tartalmazó tápegység veszteségi teljesítménye nagymértékben csökkenthető az analóg szabályozó kedvező tulajdonságainak megtartása mellett.
A fentiek alapján nem mondanám ki egyikre sem a „jobb” jelzőt és mást is óvnék ettől.

Kis kitérés a bonyolultság kérdésére…. Azt írod, hogy bonyolult felépítésű a szóban forgó tápegység. A bonyolultság ismételten egy olyan kérdés, amiben nem lehet egyértelműen állást foglalni. Mitől bonyolult? Az alkatrészek számát tekintve egy átlagos, a méréstechnikában használt hasonló tulajdonságokkal bíró áteresztő tranzisztoros tápegységeknél nem bonyolultabb. Szerintem a látszólagos bonyolultság inkább a miatt érezhető, hogy a legtöbb alkalmazó számára nem teljesen ismert megoldáson alapul. Gondolj bele! Ha az üzlet polcán kapható lenne minden lényeges elem – gondolok itt most a felprogramozott vezérlőre - és nem kellene a méretezéssel, tervezéssel foglalkoznunk, nem tűnne bonyolultabbnak. Azt viszont elismerem, hogy éppen a tervezési folyamat kapcsán, a megoldandó feladatok tükrében bonyolultabb a megvalósítása.
Ide kapcsolódik a választásom motivációja. Jobbat, többet tudót szerettem volna építeni? Persze! De a választást elsősorban a kihívás inspirálta. Miért is építenék egy egyszerűbbet? Azt meg lehet venni… És mit ér az építés az egyéni önzőség, öröm nélkül? Persze ez egyben nem azt jelenti, hogy jobb és többet tudó lesz a készülék. Sok szolgáltatásában többet tudhat, mint hasonló társai, de nem ez az a bizonyos „spanyol viasz”.

„..mennyire számít kapcs. üzemű tápnál a hálózati fesz. pufferoltságának a mértéke…” ? Mennyire számít egy áramkörben a megfelelő elemek kiválasztása? Minden áramköri elemnek megvan a feladata, így a puffer kondenzátornak is. A kiválasztott érték nem attól függ, hogy éppen mit lehet kapni, hanem gondos tervezés (átlagos esetben egyfajta „ökölszabály”) eredménye. Nézzük meg a működést, mielőtt választ kapnánk a kérdésre. A PWM üzemmódú kapcsolóüzemű tápegységek működése azon alapul, hogy időben állandó frekvenciával ki-be kapcsoljuk az energiaforrást. A ki- bekapcsolási idő arányától függ a kimeneten létrejövő feszültség, a periódusidőre számított feszültség középértéke a számunkra mérvadó. A bekapcsolási időtartam alatt a hálózati energiatárolóból töltés jut át – általában valamilyen mágneses kör közreműködésével – a kimeneti oldalra. Az ott megjelenő négyszögjel, amely magában hordozza a PWM jellemzőit, közvetlenül alkalmatlan a felhasználásra, egy aluláteresztő szűrőkör segítségével képezzük a középértéket. Állandósult állapotban stabil kimeneti feszültségek kapunk, ha a primer oldali energia utánpótlás biztosított. Az áramköri elemek működésmódjából eredően egyenfeszültségű energiaforrást kell biztosítanunk a működtetéséhez, amely ebben az esetben az egyenirányított hálózati feszültség. Ha nem lenne puffer kondenzátor a bemeneti egyenirányító után, akkor terheletlen esetben a kétütemű egyenirányításnak megfelelő hullámformát követné a kimeneten lévő négyszögjel amplitúdója (ideális elemeket feltételezve). Ekkor a középérték nem lenne állandó. Lüktető feszültséget kapnánk, amelyre egy 100 Hz-es feszültség szuperponálódna. Ha terheljük is a tápegységet, a kimeneti jelalak csak romlana. Mindannyian tudjuk, hogy a puffer kondenzátor átmeneti energiatároló, amely kellő energiát tárol ahhoz, hogy adott terhelés mellett kiegyenlítse a hálózati feszültségváltozásból eredő feszültségingadozást. A feszültségingadozás (búgófeszültség), csökkenthető a kondenzátor értékének növelésével.
Általánosan a következő összefüggéssel számítható:
Ub = It /( Cp*f)
I a terhelő áram , C a puffer kondenzátor értéke és f az egyenirányító ütemszámával szorzott frekvenciája. Ebből következik, hogy egy megfelelően választott kondenzátorral alacsony értéken tarthatjuk a búgófeszültséget. Ennek az eredménye az, hogy csökken a terhelési oldalon a búgófeszültség zavaró hatása. A válasz: számít a puffer kondenzátor nagysága. Azt azért meg kell említeni, hogy gyakorlati szempontból nincs értelme a számítottnál sokkal nagyobb értékűt beépíteni. Tökéletesen elegendő az elvárt eredményt megvalósító értékű elem alkalmazása.
Még egy dolog jutott eszembe ezzel kapcsolatosan. Felmerülhet egyesekben a kérdés: miért elegendő kisebb értékű kondenzátor a primer oldalon, amikor egy ugyanolyan teljesítményű soros stabilizátoros tápegység puffereiként esetenként tízezres nagyságrendű szükségeltetik?!
A válasz az alábbi összefüggésben rejlik:
Q=C*U
Ugyanazt a töltésmennyiséget különböző feszültségek esetében különböző kapacitású kondenzátorokban tudjuk felhalmozni a fenti összefüggés szerint. Átrendezve:
C=Q/U
A Q-t állandónak tekintve, a feszültség növelésével csökken a kapacitás.

Nehezen indult újra az áramkörök tesztelése, de ha egyszer újra belelendülünk… A szabályozó áramkörrel folytatom.
Az előzetes tervek szerint 12 V-os segéd tápfeszültségről működne a szabályozó áramkör. Ezen az áramköri lapon helyezkedik el egy 5 V-os stabilizátor ami az MCU és az áramszenzor számára állítja elő a tápfeszültséget. A korábbiakban írtam, hogy az előzetes elvárásoknak megfelelően működik. Nos, ez önmagában megállná a helyét ha néhány szépséghiba nem tarkítaná az összképet. A korábbi megállapítás mindössze egy gyors teszt eredménye volt, ami azt jelenti, hogy egy rövid tesztprogramot írtam amivel a működőképességét indikálni lehetett. A teljes funkcionalitására (PWM modul) kiterjedő ellenőrzést most végeztem el. Első bekapcsolásra meg sem moccant… Egy kevés időt a fejlesztői környezet ellenőrzésére szántam. Miután más, már használt típussal hibátlanul működött, a keresést az adott chipre szűkítettem. Ezzel a típusú MCU-val még nem dolgoztam, így hosszas dokumentáció olvasásba kezdtem. Mígnem ettől függetlenül megpróbáltam különböző órajel forrásokat felhasználni. A megoldás a gyakorlatban hamarabb jelentkezett, mint ahogyan ráleltem az errata-ban egy nyilvánvaló hibára. Ti. az egyik OSC kivezetés nem funkcionál, így külső kristály használata nem lehetséges. A későbbi sorozatokban már javították a hibát, de természetesen nekem az első széria egy darabja jutott. A belső oszcillátorával sikerült elindítani. Ezek után már látszólagosan minden simán ment. A tápfeszültséget az üzemi érték másfélszeresére növelve sem tapasztaltam melegedést. Következett a PWM modul. Lehetséges, hogy most elég amatőrnek tűnhetek… ..de a PWM modul konfigurálása után újabb kérdőjel lebegett a szemem előtt. Nem működött a modul. A könnyebbség érdekében a tesztprogramokat mikrobasic nyelven írtam, így első lépésben assemblyre váltva újrapróbáltam változatlan sikerrel. Most aztán nem sikerült elkerülnöm az ismételt dokumentáció olvasást. Egy apró – mintegy lábjegyzetben tett – megjegyzés hozta a megoldást. Elfelejtették frekventált helyen közölni, hogy a PWM modul csak akkor használható, ha az oszcillátor PLL-el működik. Amint bekapcsoltam a PLL-t, megint egycsapásra a siker mámorító érzése töltött el Nem sokáig…. A PWM áramkör egyelőre minden gond nélkül beállíthatónak tűnt..így a frekvencia, az üzemmód és a kitöltési tényező (on fly). Azonban a tápfeszültség névleges értékre emelésével azonnal szembesülni kellett a chip nem kis áramfogyasztásával. A mérések alapján bekapcsolt PWM mellett az áramfelvétele 300 mA környékére növekedett. Ennek következtében nem csak a chip fűt, hanem a stabilizátor is. Összegezve, állandósult állapotban a szabályozó áramkör üzemi hőmérséklete közel van a 80 fokhoz. Csak megjegyzem, hogy a dsPIC maximális réteghőmérséklete 125-150 C lehet és a stabilizátoré is… tehát van tartalék, csak ne fogjuk meg!
Mindezekkel együtt elmondhatom, hogy a felhasználás szempontjából szükséges funkciói működnek. A következő lépésben a kapcsolótranzisztorok gate meghajtó áramkörének működését ellenőrzöm.

Hááát, DSPic -el nem volt még dolgom, de 300mA ?! Az nekem picit soknak tűnik. Vagy van még benne a picen kívül más is ?

Valójában semmi különleges nincs ezekben az értékekben, legfeljebb a korábbi felhasználásaim(ink) tapasztalataitól tér el. Az áramfelvétel teljesen normális ebben az üzemmódban, megegyezik a katalógusadatokkal, inkább alatta van. Az eddigi alkalmazásokban nem volt szükségem az itt felhasznált perifériákra ebben a formában, így nem is volt érzékelhető a standard sorozatoktól eltérő fogyasztás. Mivel alig melegedtek meg sem mértem az áramfelvételt a legtöbb esetben. Most az áramfelvétel a PLL és a SMPS modul bekapcsolásával ugrott meg az átlagoshoz viszonyítva. A többi dsPIC elektromos paraméterei is hasonlót mutatnak. A sebességnek ára van: a nagyobb fogyasztás. A dsPIC30F2023 30 MIPS-re képes....

Ha már itt járunk, összefoglaljam az SMPS modul leglényegesebb tulajdonságait?

Légy szíves Giants a lehető legrészletesebben ismertetni a működést! Én nagyon örülnék neki,ha minél több programrészletet is közölnél. Köszönöm!

Néhány gondolatot mondanék el a dsPIC-ekről. Mielőtt azonban erre sor kerülne, egy kis történeti áttekintés…

A mikrovezérlők a processzorfejlesztések elején váltak el az általános célú processzorok fejlődési irányától. A korai időszakban egy olyan architektúra kidolgozására fókuszáltak, amely általános célú, programozható aritmetikai áramköri egységet valósítanak meg. Ezen jellemzők jól megfigyelhetőek az Intel 4004, 8008, Zilog Z80, Motorola 6800-as processzorain.

Megjelenésükkel egyidőben azonnal felismerték, hogy a processzorok nem csak forradalmi változást hoznak a számítógépek fejlesztésében, hanem a különböző katonai, ipari, általános célú elektronikus eszközök fejlődésére is nagy hatással lesznek. Ez abban is megnyilvánult, hogy a CPU-k mellett megjelentek a periféria illesztő áramkörök, melyek feladata nem csak a programmemória vagy busz illesztésére korlátozódott, hanem a különféle igényeknek megfelelő egyéb perifériaillesztésekre is kiterjedt. Melyek ezek? Csak példaként néhány: soros kommunikáció, ipari adatátviteli busz illesztések, input-output eszközök illesztései…stb. Miért szóltam erről? Azért, mert az alkalmazásfejlesztések közben nyilvánvalóvá vált, hogy a mikrokontrollerekben rendelkezésre álló portok száma és flexibilitása ugyan eddig soha nem látott lehetőségeket rejt, de az autonóm perifériavezérléseket nem lehet pótolni minden esetben csak szoftveres megoldásokkal. Miért nem? Nézzünk egy tipikus I/O vonalat.
Az általános célú portvonalak ki- bemenetként egyaránt használhatóak, az órajel függvényében pedig tetszőleges (természetesen a ciklusidő egész számú többszörösének megfelelő időtartamú) hosszúságú impulzusok állíthatóak elő vagy az adott órajeltől függő felbontásban impulzusok detektálhatóak. A probléma ott mutatkozik, hogy egy periféria vezérlése során változó hosszúságú állapotváltozások jelentkeznek a portvonalakon, valamint az adatátvitel vagy események bekövetkezése is többnyire sztohasztikus. Ennek megfelelően különféle stratégiákat dolgoztak ki a valós idejűhöz közeli feldolgozás érdekében. Az egyik közismert megoldás a pooling technika, amikor folyamatos letapogatással figyeljük a szükséges vonalakat. Ez nagymértékben leköti a processzor időt, így egyéb – például aritmetikai - műveletekre alig, vagy egyáltalán nem jut idő. Ezt felismerve alakították ki a megszakításos eseménykezelést. Mint ismert, ez a technika azon alapul, hogy a főprogram végrehajtása mellett bizonyos események bekövetkezésekkor adott állapotváltozások megszkítják a program futását és eseményspecifikus rutin végrehajtását teszik lehetővé. Ezt, a valós idejű feldolgozás igénye tovább finomította azzal, hogy a megszakításos technikán alapulva multitaszking rendszereket alakítottak ki. Belátható, hogy adott órajel frekvencia mellett így is korlátozott a kontrollerek feldolgozó képessége egyszerűen azon oknál fogva, hogy az eseménykezelések rutinjainak futásidő igénye nagyobb, mint a rendelkezésre álló processzoridő.
Ezen korlátok tudatában célzottan megindult a perifériavezérlők fejlesztése melyek során az egyes feladatokra specializált módon különféle hardver periféria vezérlőket, illesztőket integráltak a mikrokontrollerbe. Tipikus reprezentánsa a PIC.

A PIC mikrovezérlők gyökere a Harvard egyetemre (Harvard-architektúra) nyúlik vissza, a Védelmi Minisztérium projektjének keretében készült. A Harvard-architektúrát először a Signetics 8x300-ban használták, majd a General Instruments adaptálta és a periféria illesztő vezérlőiben (peripheral interface controller, azaz PIC) alkalmazta. A gyártás később (1985) az arizoniai Microchip Technology-hoz került, s a PIC lett a cég fő gyártmánya. A PIC mikrovezérlők típusválasztéka mára igen széles lett: PIC10x, PIC12x, PIC14x, PIC16x, PIC18x, PIC24x, dsPIC3x. Ezekben a sorozatokban szinte minden alkalmazásra találhatunk megfelelő mikrovezérlőt
Most térjünk vissza az első mondathoz és lássuk a dsPIC jellemző tulajdonságait. A ds (digital signal processing) előtag arra utal, hogy digitális jelfeldolgozás az elsődleges felhasználási célterület. A korábbiakban említett korlátokat a nagy számú specializált periféria vezérlővel és a teljesítmény fokozásával orvosolták.

A dsPIC30F2023 egy a kapcsolóüzemű tápegységek vezérlésére specializált mikrovezérlő. Legfőbb egyedi tulajdonsága, hogy a különféle módú vezérlésekhez különálló modult integráltak a chip-be. Az előzőekben leírtak alapján könnyen belátható, hogy csak szoftveres megoldással korlátozottan vagy egyáltalán nem tudjuk megoldani az SMPS vezérlési feladatokat. Erre szolgál a 56. ábrán látható modul. Jól láthatóak és elkülöníthetőek az egyes részek.

56. ábra

Elöljáróban nézzük a modul funkcionális lehetőségeit:

- Négy PWM generátor, nyolc portvonallal
- Négy független időalap
- Kitöltési tényező felbontás 1.1 ns
- Dead-time felbontás 4.2 ns
- Frekvencia felbontás 8.4 ns
- Támogatott PWM üzemmódok
o Komplementer PWM
o Push-pull PWM
o Többfázisú PWM
o Változó fázisú PWM
o Fix Off-time PWM
o Áram határoló PWM
- On-the-Fly (üzem közben) beállítható paraméterek
o PWM frekvencia
o PWM kitöltési tényező
o PWM fázis léptetés
- Speciális esemény komparátor
- Független áramhatároló és hiba logika
- Minden PWM generátor egyedi komparátorral rendelkezik az ADC konverzióhoz

A PWM generátorok két-két portvonallal rendelkeznek, komplementer H és L párokat alkotva. Minden PWM portvonal definiálható standard I/O-ként is. A fenti néhány adatból kitűnik, hogy nagy felbontású , nagy frekvenciájú PWM üzemre tervezték a modult. A kitöltési tényező skálázható a PWM frekvencia függvényében az alábbiak szerint:

57. ábra

A fent felsorolt tulajdonságokon kívül lényegesen több lehetőséggel bír, de most csak a számunkra szükségeseket tekintjük át. Akkor most pedig nézzük részletesebben. A PWM modul – mint általában megszokott a PIC eszközöknél is – funkció specifikus regisztereken keresztül konfigurálható. Ezek a következőek a teljesség igénye nélkül:

- PTCON – PWM időalap vezérlő regiszter
o a regiszteren keresztül engedélyezhetjük/tilthatjuk a modul működését, állíthatjuk az esemény kezelés megszakítás vezérlését
- PTPER – Elsődleges időalap regiszter
o a PWM frekvencia beállítására szolgál
- PHASEx – PWM fázis eltolás regiszter
- PWMCONx – PWM vezérlő regiszter (ahol x a csatornaszám [1..4])
o hiba megszakítás beállítás
o áramhatárolás megszakítás beállítás
o Dead-time vezérlés beállítás
- FCLCONx – PWM hiba és áramhatárolás vezérlő regiszter (ahol x a csatornaszám [1..4])
o Komparátor kijelölés az áramhatároláshoz
o Megosztott hibacsatorna kijelölés
- IOCONx – PWM kimenet vezérlő regiszter (ahol x a csatornaszám [1..4])
- PDCx – PWM kitöltési tényező beállítás (ahol x a csatornaszám [1..4])
- DTRx – Dead-time beállítás (ahol x a csatornaszám [1..4])
- ALTDTRx – Alternatív dead time regiszter (ahol x a csatornaszám [1..4])

A fenti regiszterek felhasználásával az alábbi kód mutatja be a PWM modul beállítását:

mov #0x0400, w0 PWM tiltva, eseménymegszakítás tiltva
mov w0, PTCON

mov #0x094D, w0 Periódusidő beállítás
mov w0, PTPER

mov #0x0000, w0 Nincs fázis eltolás
mov w0, PHASE1

mov #0x0001, w0 Hiba és áramhatárolás megszakítás tiltva
mov w0, PWMCON1

mov #0x0003, w0 Áramhatároló és hiba bemenetek tiltva
mov w0, FCLCON1

mov #0xC000, w0 PWM1H és PWM1L vezérlése, kimeneti polaritás aktív magas
mov w0, IOCON1

mov #0x04A6, w0 Kitöltési tényező 50%
mov w0, PDC1

mov #0x0040, w0 Dead-time beállítás
mov w0, DTR1

mov w0, ALTDTR1

bset PTCON, #15 PWM bekapcsolás


A Regiszterek pontos tartalmáról az adatlap részletes leírásából lehet tájékozódni. A fenti kódrészlet elégséges a PWM modul elindításához. Figyelem! A működéshez be kell kapcsolni a PLL-t!

Sziasztok!

Valaki fel tudná tenni újra a 38-as ábrát, mert egy ideje nem elérhető, lehet, hogy megsérült a link.
Előre is köszi!

Különféle működési paraméterek mellett megmértem a szabályozó és gate meghajtó áramkörök jelalakjait . A teszt arra hivatott, hogy a MOSFET meghajtó áramkörének – elsősorban az impulzustranszformátor - működőképességét vizsgálja.

Mérési összeállítás:

58. ábra
59. ábra


A működési frekvencia 40 kHz, a kitöltési tényező 50%.

A a dsPIC PWM1L és PWM1H kimeneti jelalakjai.

60. ábra
61. ábra

A meghajtó MOSFET drain feszültsége ohmos terhelésnél.

62. ábra
63. ábra

A meghajtó MOSFET drain és gate feszültsége ohmos terhelésnél.

64. ábra
65. ábra

A meghajtó MOSFET drain és gate feszültsége az impulzustranszformátorral.

66. ábra
67. ábra

Az impulzus transzformátor szekunder oldali feszültsége és a meghajtó MOSFET gate feszültsége.

68. ábra
69. ábra

A meghajtó MOSFET drain feszültsége és az impulzustranszformátor árama.

70. ábra
71. ábra

Q1, Q2 MOSFET drain feszültsége

72. ábra
73. ábra

Az impulzustranszformátor szekunder feszültsége és árama 100%-os kitöltési tényező mellett.

74. ábra

Pótolom az ábrát. Köszönöm az észrevételt.