Thiết kế bộ nguồn chuyển mạch DC cho máy vi tính chip đơn
Phương pháp điều khiển chính của nguồn điện ở chế độ chuyển mạch là sử dụng mạch tích hợp điều chế độ rộng xung để tạo ra các xungPWM và sử dụng bộ điều chỉnh PID tương tự để điều chế độ rộng xung. Phương pháp điều khiển này có một số lỗi nhất định và mạch tương đối phức tạp. Bài viết này trình bày một bộ nguồn chuyển mạch nguồn có dải điện áp đầu ra có thể điều chỉnh liên tục rộng, được điều khiển bởi bộ vi điều khiển hiệu suất cao μ psd3354 của hãng ST. Bộ vi điều khiển trực tiếp tạo ra sóng xung và thực hiện điều khiển kỹ thuật số trên mạch chính của nguồn điện chuyển mạch. Mạch rất đơn giản và mạnh mẽ.
Nguyên lý và thiết kế tổng thể của hệ thống cấp nguồn DC
1.1 Nguyên lý hệ thống
Hệ thống cấp nguồn DC này bao gồm hai phần: mạch chính của nguồn điện chuyển mạch và mạch điều khiển. Mạch chính chủ yếu xử lý năng lượng điện, còn mạch điều khiển chủ yếu xử lý tín hiệu điện. Phản hồi tiêu cực được sử dụng để tạo thành một hệ thống điều khiển tự động. Bộ nguồn chuyển mạch áp dụng phương pháp điều khiển PLC và độ lệch có được bằng cách so sánh đại lượng đã cho và đại lượng phản hồi. Đầu raPWM được điều khiển bởi bộ điều chỉnh PID kỹ thuật số để điều khiển đầu ra của nguồn điện chuyển mạch. Trong số đó, điều chỉnh PID và đầu ra PLC đều được điều khiển bằng phần mềm sử dụng hệ thống vi điều khiển.
1.2 Thiết kế hệ thống tổng thể
Phần cứng của hệ thống bao gồm các mạch lọc và chỉnh lưu đầu vào và đầu ra, các bộ phận chuyển đổi nguồn, mạch điều khiển, hệ thống vi điều khiển và các mạch phụ trợ. Hình 1 cho thấy sơ đồ cấu trúc của nguồn điện DC được điều khiển bởi vi điều khiển.
Có thể thấy, nguồn điện xoay chiều 50Hz và 220V được lọc bởi bộ lọc lưới để loại bỏ nhiễu từ lưới, sau đó đi vào bộ lọc chỉnh lưu đầu vào để chỉnh lưu và lọc, chuyển đổi thành tín hiệu điện áp DC. Tín hiệu DC được chuyển đổi thành tín hiệu AC tần số cao thông qua mạch chuyển đổi nguồn và tín hiệu AC tần số cao sau đó được chuyển đổi thành đầu ra điện áp DC thông qua mạch lọc và chỉnh lưu đầu ra [1]. Mạch điều khiển áp dụng phương pháp điều chế độ rộng xungPWM và tín hiệu điều khiểnPWM có độ rộng xung có thể điều chỉnh do vi điều khiển tạo ra được xử lý bằng mạch điều khiển để điều khiển mạch chuyển đổi nguồn hoạt động. Sử dụng kênh chuyển đổi ADC tốc độ cao của vi điều khiển để thu thập điện áp đầu ra đều đặn và so sánh với giá trị dự kiến, việc điều chỉnh PID được thực hiện dựa trên sai số của nó. Mạch thu điện áp thực hiện việc thu điện áp DC V0 và khớp nó với dải điện áp đầu vào tương tự của bộ chuyển đổi A/D. Trong trường hợp xảy ra sự cố quá điện áp, quá dòng và ngắn mạch trong nguồn điện chuyển mạch, mạch bảo vệ đóng vai trò bảo vệ nguồn điện và tải. Bộ nguồn phụ cung cấp nguồn DC cho các mạch điều khiển, mạch điều khiển, v.v.
2. Thiết kế mạch chính của bộ nguồn công tắc
Mạch chính của nguồn điện chuyển mạch được sử dụng để hoàn thành việc chuyển đổi DC-AC-DC. Mạch chính của hệ thống sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC toàn cầu, như trong Hình 2. Thiết bị chuyển mạch nguồn được sử dụng trong hệ thống này là mô-đun IGBT dòng BSM 50GB120DN2 của công ty EUPEC. Mỗi mô-đun là một cấu trúc nửa cầu, do đó cần có hai mô-đun trong hệ thống cầu đầy đủ. Mỗi mô-đun được nhúng với một diode quay tự do nhanh.
