¿Cómo funciona la retroalimentación en la fuente de alimentación considerando el retraso en el cambio de salida?

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Estoy diseñando un SMPS con un microcontrolador PIC, pero esta pregunta se aplica no solo a SMPS sino también a la fuente de alimentación lineal.

Establecí un voltaje de salida deseado en mi microcontrolador y luego realizo algunos cálculos simples para establecer un ciclo de trabajo estimado que me dará el voltaje deseado. Pero esto no es exacto y el voltaje de salida puede cambiar cuando se aplica la carga, así que realizo un ADC y leo cada 200uS para detectar si el voltaje de salida es el voltaje que quiero.

El problema es: supongamos que quiero un voltaje de salida de 32 V pero mi salida de corriente es de 30 V, por lo que para corregir esto, comienzo a aumentar el ciclo de trabajo y al mismo tiempo hago mediciones con el ADC, pero, si aumente el ciclo de trabajo, el voltaje de salida no aumentará automáticamente, tomará algún tiempo debido a la capacitancia de salida, por lo tanto, cuando realizo una nueva lectura del ADC, el voltaje de salida sigue siendo bajo y aumentaré el ciclo de trabajo DE NUEVO porque creo que mi voltaje de salida sigue siendo Incorrecto, pero el hecho es que está aumentando lentamente. Al final, detectaré un voltaje de salida por encima de 32 V debido al aumento en el trabajo y comenzaré a disminuir el ciclo de trabajo y ocurrirá lo mismo, por lo que tendré una salida que oscila entre un máximo y un mínimo constantemente.

Sé que podría, por ejemplo, cambiar de servicio, esperar 20 mS y ahora leer el voltaje de salida para que el voltaje aumente, pero esto disminuirá el rendimiento de la fuente de alimentación en forma transitoria. Entonces, ¿cómo se resuelve este problema?

Esta forma de pensar me hace suponer que las fuentes de alimentación lineales, como la LM723 o cualquier otra, deberían enfrentar el mismo problema, ¿verdad?

    
pregunta Andres

1 respuesta

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Aquí es donde los sistemas de control entran en juego. Recomendaría uno de los sistemas de control más comunes: un controlador PID. En realidad, probablemente solo necesite un controlador PI. PID significa Derivado Integral Proporcional. La idea es ajustar la 'entrada de control' (en su caso, ciclo de trabajo) en función de alguna función del 'error' (en su caso, la diferencia entre la tensión deseada y la tensión medida). El componente proporcional ajusta la entrada de control basándose directamente en el error (por ejemplo, ciclo de trabajo = 10 * voltaje de error). El componente integral ajusta la entrada de control en función de la integral del error (por ejemplo, ciclo de trabajo = 0.1 * suma corriente de voltaje de error). El componente derivado ajusta la entrada de control en función de la derivada del error (por ejemplo, ciclo de trabajo = 5 * diferencia entre la medición actual y la última medición). Es bastante sencillo implementar un algoritmo PID en el software.

El componente proporcional realiza la mayor parte del trabajo, pero significa que siempre se requerirá algún 'error' para obtener la entrada de control deseada. Aquí es donde el componente integral interviene: la ganancia se acumula durante largos períodos de tiempo, eliminando las compensaciones en escalas de tiempo largas. El término derivado ayuda principalmente con la respuesta al escalón (rebasamiento, timbre, tiempo de respuesta, etc.).

Los bloques de construcción necesarios para construir un bucle PID (bloques de ganancia / atenuación / amplificadores, veranos, diferenciadores, integradores) se pueden construir a partir de circuitos analógicos (por ejemplo, amplificadores operativos), por lo que es posible construir un bucle PID puramente analógico . Hace un tiempo diseñé una placa con un simple circuito de retroalimentación analógica para un controlador de enfriador termoeléctrico. El propio bucle PID consistía en un solo amplificador operacional con varios resistores y condensadores. Un chip DAC proporcionó el punto de ajuste que se comparó con el voltaje a través de un termistor. Lo mismo se puede hacer con una fuente de alimentación, aunque generalmente se requieren constantes de tiempo mucho más cortas.

    
respondido por el alex.forencich

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