Motivo para usar o no un microcontrolador para hacer funcionar un convertidor regulado por CC / CC

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¿Hay alguna razón para no usar un microcontrolador (como un Arduino) para manejar con PWM un Mosfet y usar una entrada analógica para proporcionar realimentación de voltaje y regular la salida, y tal vez otra entrada analógica para proporcionar algo de sentido actual para agregar Un límite de corriente. La frecuencia rondaría los 32khz. ¿Alguna sugerencia en el diseño de condensador e inductancia? Tenga en cuenta que este sería un proyecto experimental, pero el resultado se utilizará como fuente de alimentación de laboratorio, por lo que si no es adecuado para este propósito, no continuaré investigando más.

    
pregunta Felice Pollano

1 respuesta

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En general, no depender de que su software esté libre de errores para no grabar su MOSFET, el inductor o el dispositivo que esté utilizando con el suministro es una gran ventaja para usar circuitos integrados de alimentación de fácil uso.

Además, el costo podría ser un problema: los controladores SMPS simples literalmente cuestan centavos y, por lo tanto, son más económicos que los microcontroladores con ADC.

La ventaja también es que los IC del controlador del conmutador dedicado suelen tener un MOSFET incorporado o un controlador de compuerta incorporado, capaz de generar / sumar suficiente corriente para cambiar de forma confiable el MOSFET.

32 kHz definitivamente suena demasiado bajo para los estándares modernos. Heck, pequeñas fuentes de alimentación interruptor > 500 kHz. Una frecuencia de conmutación más alta significa inductores más pequeños o una mejor compensación dinámica de carga con inductores grandes.

Por otro lado, no es imposible o incluso inherentemente difícil construir un suministro basado en microcontroladores. De hecho, las personas que realmente investigan sobre las fuentes de alimentación complejas en modo de conmutación (especialmente para cargas complicadas como motores de reluctancia conmutada y esas cosas, y bidireccionales flujo de energía, y así sucesivamente) tienen sus propios diseños de placa basados en microcontroladores, DSP y FPGA. Hacen un trabajo interesante en estos basados en la capacidad de interferir realmente con los tiempos de conmutación e incorporar más que solo el voltaje instantáneo en el circuito de retroalimentación.

Para sistemas más grandes con cargas elevadas, hay pocos circuitos integrados altamente integrados que hacen el trabajo, por lo que deberá diseñar una placa de suministro de energía para estos, de todos modos, y no tendrá más remedio que implementar el controlador usted mismo.

Por lo tanto, si solo desea construir una buena fuente de alimentación de pequeña a mediana, opte por un IC SMPS. Es más barato, más fácil, más seguro, más pequeño, probablemente mucho más eficiente que sus primeras docenas de iteraciones de su propio diseño, compensadas por la temperatura, limitadas en la corriente ... Los fabricantes de IC han estado construyendo estos desde hace 30-40 años, y hay razón para asumir que saben lo que están haciendo.

Si, por otro lado, tiene un osciloscopio, tiempo de sobra, interés en el funcionamiento de las fuentes de alimentación e ideas geniales sobre cómo controlarlas de manera óptima, o simplemente necesita una fuente realmente robusta:

Por supuesto, ¡construye uno tú mismo con un microcontrolador! Las unidades PWM incorporadas, los comparadores analógicos, los ADC multicanal y las altas velocidades de reloj de las MCU modernas lo hacen posible (pero no fácil). En realidad, me atrevería a decir que un SMPS moderno controlado por MCU probablemente querrá muchas características similares a DSP, por lo que elegiría un MCU con una unidad de punto flotante, mucha capacidad de procesamiento de sobra, y tal vez bastante RAM para almacenar datos (por ejemplo, para analizar / filtrar mediciones de voltaje pasadas, almacenar matrices para filtros de Kalman, etc.). Una MCU de la serie Cortex-M con periféricos dedicados optimizados para sistemas de control puede ser una buena opción. Creo que NXP vende tal bajo su marca Kinetis, específicamente la serie Kinetis V (lo llaman "Kinetis V - MCU de control de motor en tiempo real y conversión de potencia"; incluso prevén el uso en SMPS).

Arduino como plataforma no es especialmente adecuado para este tipo de cosas. Arduino abstrae muchas de las capacidades en tiempo real del hardware (temporizadores, PWM, watchdogs, interrupciones), y realmente querrá hacer uso de ellas. Por lo tanto, si aún no está familiarizado con la programación de MCU en sistemas de metal en tiempo real o en tiempo real, debe cambiar eso, Arduino no es la herramienta que puede usar aquí. He hecho buenas experiencias con ChibiOS, pero esto realmente requiere que dediques un tiempo a comprender qué es tu MCU y qué hace internamente.

EDIT : para citar FakeMoustache:

  

Tómelo de mi parte, obtendrá una gran experiencia de aprendizaje al hacer un suministro de laboratorio utilizando un chip convertidor DCDC dedicado.

Eso es muy cierto. He pasado mucho tiempo jugando con diseños óptimos en torno a los circuitos integrados comprados. Realmente no es trivial, y aprenderá muchas de las cosas que debe saber antes de crear su propio suministro. Teniendo en cuenta su pregunta "¿Qué inductor / tapa usar?", Que refleja una mala comprensión del asunto en cuestión, definitivamente debería comenzar con eso, y un diseño de referencia. No es algo malo comenzar con algo que funciona, de hecho, he cometido el error de querer construir algo desde cero antes de haber manejado un dispositivo que funciona como quiero que mi diseño funcione, y realmente Es una experiencia frustrante. Sabiduría es saber cuándo usar la experiencia de otra persona.

    
respondido por el Marcus Müller

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