數字單片機做為傳統模擬電源的前端
發布時間:2012-12-27 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】受shou原yuan理li上shang的de限xian製zhi,模mo擬ni電dian源yuan本ben身shen的de功gong能neng有you限xian,而er模mo擬ni電dian源yuan控kong製zhi器qi的de設she計ji更geng是shi越yue來lai越yue複fu雜za。由you於yu這zhe一yi原yuan因yin,有you些xie設she計ji人ren員yuan轉zhuan向xiang了le純chun數shu字zi電dian源yuan設she計ji。然ran而er,對dui於yu許xu多duo設she計ji人ren員yuan來lai說shuo,如ru此ci快kuai速su地di轉zhuan向xiang不bu熟shu悉xi的de領ling域yu並bing不bu容rong易yi。比bi較jiao可ke行xing的de一yi種zhong折zhe衷zhong方fang法fa是shi采cai用yong傳chuan統tong模mo擬ni電dian源yuan,但dan增zeng加jia數shu字zi單dan片pian機ji做zuo為wei前qian端duan。
zhezhongshejideyoudianzaiyudianyuanbenshendekongzhirengranshiyongmonijishulaishixian。yincidianyuanshejirenyuanbuxuyaocongtouzhongxinkaishiquanshuzishejijiukeyiweixianyoushejizengjiaxindegongneng。caiyongzhezhongfangfa,shejizhongrengranshiyongshuxidewuchafangdaqi、電流檢測以及電壓檢測電路。當然,盡管有些設計單元(如補償網絡)仍然采用分立器件實現,但其餘部分則由單片機來控製。
單片機能夠帶來的功能可分為四類:控製、監測、判斷性功能及通信。下麵我們將詳細討論這幾類功能。
第di一yi類lei控kong製zhi功gong能neng與yu單dan片pian機ji和he電dian源yuan之zhi間jian的de硬ying件jian接jie口kou有you關guan。在zai模mo擬ni設she計ji中zhong,非fei常chang重zhong要yao的de是shi要yao為wei連lian接jie單dan片pian機ji留liu有you接jie口kou。有you些xie電dian源yuan控kong製zhi器qi在zai內nei部bu生sheng成cheng控kong製zhi信xin號hao(如參考電壓)。這樣的控製器為單片機提供的外部連接點很少。microchip公司mc p1630電源控製器在設計上為單片機提供了豐富的連接點。就本文來說,我們假定電源控製器提供兩個控製點--關斷輸入以及設置參考電壓的能力。盡管這樣兩個連接點看起來並不多,但已經能夠提供功能非常強大的控製功能和複雜功能。
目前,單片機在許多電源設計中的作用主要是監測。許多單片機都有片上模數轉換器(adc)和模擬比較器。因此,單片機在監測輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電壓和溫度等信號方麵是理想之選。
單(dan)片(pian)機(ji)能(neng)夠(gou)監(jian)測(ce)範(fan)圍(wei)如(ru)此(ci)廣(guang)泛(fan)的(de)信(xin)號(hao),就(jiu)可(ke)以(yi)完(wan)成(cheng)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng),如(ru)智(zhi)能(neng)故(gu)障(zhang)檢(jian)測(ce)。單(dan)片(pian)機(ji)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)源(yuan)於(yu)其(qi)可(ke)編(bian)程(cheng)能(neng)力(li),可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地(di)進(jin)行(xing)定(ding)製(zhi)來(lai)滿(man)足(zu)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。這(zhe)樣(yang),對(dui)於(yu)故(gu)障(zhang)情(qing)況(kuang)就(jiu)可(ke)以(yi)分(fen)類(lei)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)。短(duan)暫(zan)的(de)過(guo)流(liu)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)非(fei)關(guan)鍵(jian)故(gu)障(zhang)可(ke)能(neng)隻(zhi)需(xu)要(yao)設(she)置(zhi)一(yi)個(ge)標(biao)誌(zhi)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le)。而(er)過(guo)熱(re)這(zhe)樣(yang)的(de)故(gu)障(zhang)則(ze)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)關(guan)閉(bi)電(dian)源(yuan),直(zhi)到(dao)故(gu)障(zhang)排(pai)除(chu)。需(xu)要(yao)重(zhong)新(xin)啟(qi)動(dong)電(dian)源(yuan)的(de)故(gu)障(zhang)也(ye)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)更(geng)嚴(yan)格(ge)的(de)控(kong)製(zhi)。在(zai)某(mou)個(ge)時(shi)間(jian)段(duan)內(nei)如(ru)果(guo)有(you)太(tai)多(duo)的(de)故(gu)障(zhang),單(dan)片(pian)機(ji)就(jiu)可(ke)以(yi)永(yong)久(jiu)關(guan)斷(duan)電(dian)源(yuan)。
單dan片pian機ji強qiang大da的de處chu理li能neng力li還hai可ke以yi實shi現xian複fu雜za的de計ji算suan測ce量liang,如ru功gong率lv的de實shi時shi計ji算suan。在zai模mo擬ni係xi統tong中zhong確que定ding功gong率lv值zhi需xu要yao進jin行xing複fu雜za的de模mo擬ni計ji算suan。但dan對dui於yu單dan片pian機ji來lai說shuo,隻zhi是shi小xiao事shi一yi樁zhuang。輸shu入ru功gong率lv、輸出功率、效率以及功率損失等參數都可以計算。
zuihou,danpianjidejiancegongnenghaikeyizhichigenggaojigongneng,ruguzhangyuce。jianggongzuodianliushishiyulishishujujinxingbijiao,dianyuanshejirenyuanbiankepanduandaozhidianyuanguzhangdetiaojian。dianyuanbenshenjubeiyucezijiguzhangdenenglikeyijieyuechengbenbingtigonggenggaodekekaoxing。
監jian測ce數shu據ju並bing不bu僅jin僅jin是shi為wei了le故gu障zhang檢jian測ce。根gen據ju這zhe些xie數shu據ju還hai可ke采cai取qu許xu多duo其qi他ta操cao作zuo。這zhe些xie任ren務wu就jiu歸gui入ru判pan斷duan性xing功gong能neng的de範fan疇chou。判pan斷duan性xing功gong能neng允yun許xu電dian源yuan設she計ji人ren員yuan為wei設she計ji增zeng加jia更geng大da的de靈ling活huo性xing、更geng多duo功gong能neng和he保bao護hu能neng力li。讓rang我wo們men來lai考kao慮lv一yi下xia軟ruan啟qi動dong或huo欠qian壓ya鎖suo定ding的de情qing況kuang。利li用yong單dan片pian機ji來lai完wan成cheng這zhe些xie任ren務wu,鎖suo定ding電dian壓ya和he軟ruan啟qi動dong斜xie坡po速su率lv都dou是shi可ke編bian程cheng的de,並bing且qie不bu依yi賴lai於yu模mo擬ni器qi件jian。
判pan斷duan性xing功gong能neng還hai可ke以yi執zhi行xing更geng複fu雜za的de任ren務wu。比bi如ru上shang電dian順shun序xu。可ke以yi編bian程cheng讓rang電dian源yuan監jian測ce另ling一yi個ge電dian壓ya,直zhi到dao被bei監jian測ce的de電dian壓ya達da到dao設she定ding值zhi時shi再zai啟qi動dong。可ke能neng還hai會hui有you這zhe樣yang的de情qing況kuang,兩liang個ge電dian壓ya必bi須xu成cheng比bi例li上shang升sheng,或huo者zhe彼bi此ci跟gen隨sui變bian化hua。所suo有you這zhe些xie功gong能neng隻zhi需xu修xiu改gai軟ruan件jian就jiu可ke以yi實shi現xian,而er不bu必bi對dui硬ying件jian作zuo更geng改gai。
判斷性功能的另一種可能應用是根據溫度來調整電流限製。這樣電源設計人員可以利用器件的溫度降額參數來保證可靠運行。
利(li)用(yong)判(pan)斷(duan)性(xing)功(gong)能(neng)還(hai)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)器(qi)件(jian)補(bu)償(chang),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)其(qi)精(jing)度(du)。許(xu)多(duo)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)都(dou)給(gei)出(chu)了(le)參(can)數(shu)隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)情(qing)況(kuang)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),單(dan)片(pian)機(ji)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)實(shi)現(xian)溫(wen)度(du)補(bu)償(chang)。這(zhe)樣(yang),設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)更(geng)低(di)的(de)器(qi)件(jian),並(bing)根(gen)據(ju)溫(wen)度(du)對(dui)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)。microchip應用筆記an1001(ds01001)就描述了如何通過補償利用一個±6℃的溫度傳感器來實現±0.1℃的溫度傳感精度。
單dan片pian機ji的de判pan斷duan性xing功gong能neng還hai可ke以yi用yong於yu自zi校xiao準zhun電dian源yuan,使shi其qi在zai輸shu出chu端duan提ti供gong已yi知zhi的de電dian壓ya,輸shu出chu電dian壓ya通tong過guo電dian壓ya反fan饋kui電dian路lu進jin行xing檢jian測ce並bing存cun儲chu。采cai用yong這zhe種zhong方fang法fa,可ke以yi消xiao除chu電dian壓ya反fan饋kui電dian阻zu的de任ren何he誤wu差cha,從cong而er可ke以yi使shi用yong低di成cheng本ben電dian阻zu,卻que不bu會hui影ying響xiang精jing度du。而er且qie,5v和3.3v電源的硬件都是一樣的,不同的僅僅是校正過程。
此ci處chu列lie舉ju的de僅jin是shi單dan片pian機ji判pan斷duan性xing功gong能neng應ying用yong的de一yi部bu分fen例li子zi。舉ju出chu這zhe些xie例li子zi僅jin僅jin是shi為wei了le展zhan示shi單dan片pian機ji的de強qiang大da功gong能neng。由you此ci可ke知zhi,大da量liang電dian源yuan參can數shu都dou可ke以yi通tong過guo小xiao型xing廉lian價jia的de單dan片pian機ji進jin行xing監jian測ce和he控kong製zhi。但dan我wo們men還hai沒mei有you討tao論lun信xin息xi的de存cun儲chu和he獲huo取qu。這zhe也ye正zheng體ti現xian了le電dian源yuan通tong信xin的de重zhong要yao性xing。
有多種電源通信的方式,從最簡單的跳線或開關設置,直到複雜協議(如以太網)。簡單的通信方式可用於設置參數,如輸出電壓或工作模式。較複雜的協議則可支持對電源進行更複雜更全麵的控製和監測。
真(zhen)正(zheng)的(de)價(jia)值(zhi)則(ze)在(zai)於(yu)遠(yuan)程(cheng)通(tong)信(xin)。對(dui)於(yu)位(wei)於(yu)遠(yuan)程(cheng)的(de)電(dian)信(xin)和(he)服(fu)務(wu)器(qi)電(dian)源(yuan),這(zhe)一(yi)點(dian)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)。這(zhe)一(yi)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)能(neng)力(li)還(hai)允(yun)許(xu)操(cao)作(zuo)員(yuan)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。
此ci外wai,遠yuan程cheng通tong信xin還hai允yun許xu操cao作zuo員yuan根gen據ju預yu計ji的de負fu載zai情qing況kuang調tiao整zheng電dian壓ya和he電dian流liu限xian製zhi。與yu此ci同tong時shi,使shi用yong冗rong餘yu電dian源yuan可ke進jin一yi步bu提ti高gao可ke靠kao性xing和he正zheng常chang工gong作zuo時shi間jian。一yi旦dan電dian源yuan接jie收shou到dao表biao示shi故gu障zhang發fa生sheng的de信xin號hao,就jiu可ke以yi通tong知zhi操cao作zuo員yuan,關guan斷duan故gu障zhang電dian源yuan並bing激ji活huo備bei用yong電dian源yuan。這zhe一yi過guo程cheng也ye可ke以yi進jin行xing自zi動dong化hua操cao作zuo,出chu現xian故gu障zhang的de電dian源yuan可ke以yi根gen據ju設she定ding的de條tiao件jian自zi動dong激ji活huo並bing切qie換huan到dao備bei用yong電dian源yuan。
電源通信並不僅僅用於監測和設置工作參數。許多單片機都有片上eeprom來存儲生產信息等數據。一旦器件故障發生,設備操作員可容易地判斷影響到哪些電源。同時,還可以存儲維修曆史。這樣就可以保證電源的生產數據、維修曆史以及運行信息始終都在手邊,保存最新信息。
對dui於yu前qian麵mian列lie出chu的de可ke利li用yong單dan片pian機ji實shi現xian的de豐feng富fu任ren務wu,目mu前qian普pu遍bian存cun在zai一yi種zhong誤wu解jie。設she計ji人ren員yuan可ke能neng認ren為wei這zhe些xie任ren務wu必bi須xu使shi用yong高gao端duan單dan片pian機ji或huo數shu字zi信xin號hao處chu理li器qi才cai能neng實shi現xian。實shi際ji上shang,本ben文wen中zhong所suo描miao述shu的de所suo有you任ren務wu都dou可ke以yi方fang便bian地di利li用yong低di成cheng本ben8weidanpianjishixian。ciwai,caiyongdanpianjidezhezhongshejibingfeishiyaoqudaixianyoumonigongneng,ershizuoweimonixitongdeyizhongbuchong,weizhenggedianyuanxitongtigongzhiyoushuzidanpianjicainengtigongdelinghuoxinghechulinengli。
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