Pasando voltajes de control a múltiples canales aislados de suministro de energía

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Estoy diseñando una fuente de alimentación de banco programable (PS) que tiene varios canales aislados (cada uno alimentado por un devanado de transformador separado). Me gusta la idea de canales aislados, de modo que se puedan conectar múltiples canales en serie para generar una salida de polaridad dual (como -15 / 0 / + 15 V). La idea era usar un microcontrolador (MCU) para establecer el voltaje de salida y los límites de corriente de cada canal usando voltajes analógicos del DAC de la MCU (o un IC de DAC externo controlado por la MCU). Dado que los canales pueden flotar entre sí, ¿cuál sería la mejor manera de garantizar que las tensiones de control enviadas desde la MCU a cada canal de salida PS se referencian adecuadamente al nivel de tensión del canal?

Las opciones que he encontrado hasta ahora son:

  1. (enfoque analógico) utiliza un amplificador de aislamiento entre el DAC y cada canal PS
  2. (enfoque digital) utiliza un DAC IC separado para cada canal PS y aisladores digitales para conectar cada DAC con la MCU.

Tengo curiosidad por saber si existe un enfoque estándar para este tipo de problema, ya que imagino que esto se presenta en muchos diseños de suministros de banco. Gracias!

    
pregunta tarheels

2 respuestas

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La mayoría de las fuentes de alimentación que he visto han usado alguna combinación de aislamiento analógico y digital, dependiendo de la fuente. La mayor parte de esto se debe a la reparación de un par de fuentes de alimentación de la serie HP / Agilent / Keysight E3600. En general, hay al menos dos procesadores: uno es un procesador de E / S para la interfaz GPIB / serie, y otro diferente administra la interfaz de usuario y el control directo sobre al menos un canal de fuente de alimentación. Estos dos generalmente se comunican a través de un par de optoaisladores. El controlador de E / S comparte una conexión a tierra con los conectores de E / S en la parte posterior. El controlador principal está conectado a tierra al común de una de las fuentes de alimentación. En suministros con más de una salida, la otra salida está conectada con optoaisladores analógicos a la fuente principal. Creo que había algo así como 6 optoaisladores que conectan los dos canales juntos en mi salida de salida doble E3649A, algunos para señales analógicas y otros para señales digitales. También tengo un suministro de Tektronix de triple salida, pero no puedo recordar cómo se cablea a la ligera. Con los optoaisladores, creo que hacen un buen trabajo al transmitir una señal analógica si se controlan en el modo actual, por lo que necesitará amplificadores operacionales en ambos lados para acondicionar la señal.

Los MCU son muy baratos en estos días; Puede ser recomendable colocar un microcontrolador completo en cada canal y luego usar algún tipo de protocolo en serie para la comunicación a través de aisladores digitales. La serie XMEGA de Atmel tiene DAC y ADC incorporados y muchos puertos serie (4+), por ejemplo. Uno de estos por canal y uno más para un controlador principal podría ser un diseño muy agradable, y solo requeriría dos aisladores digitales por canal.

    
respondido por el alex.forencich
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Creo que el enfoque MCU por canal es bueno, asumiendo que simplemente está configurando voltajes estáticos y límites de corriente. Puede usar optoaisladores o aisladores magnéticos y enviar datos en serie de forma bidireccional (como datos de fallas en la dirección inversa). No limitaría necesariamente el pensamiento a la comunicación de UART a UART; podría tener más sentido enviar los datos a través de SPI, lo que podría evitar la necesidad de frecuencias de reloj muy similares. De hecho, con los SPI DAC correctos puede pasar los datos digitales directamente sin una MCU (con cierta pérdida de flexibilidad).

Otra posibilidad, que podría ser más económica, sería usar PWM para enviar datos, lo que podría permitirle usar una sola MCU, si tuviera suficientes canales PWM independientes. Entonces, los circuitos de control aislados podrían consistir en no mucho más que una referencia, una puerta y un filtro de paso bajo.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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