싱글 칩 마이크로컴퓨터용 DC 스위칭 전원 공급 장치 설계
스위치 모드 전원 공급 장치의 주요 제어 방법은 펄스 폭 변조 집적 회로를 사용하여 PWM 펄스를 출력하고 아날로그 PID 조정기를 사용하여 펄스 폭 변조를 수행하는 것입니다. 이 제어 방법에는 특정 오류가 있으며 회로가 비교적 복잡합니다. 이 기사에서는 ST의 고성능 마이크로컨트롤러 μpsd3354로 제어되며 지속적으로 조정 가능한 출력 전압 범위를 갖춘 전원 스위칭 전원 공급 장치를 소개합니다. 마이크로 컨트롤러는 PWM 파동을 직접 생성하고 스위칭 전원 공급 장치의 주 회로에서 디지털 제어를 수행합니다. 회로는 간단하고 강력합니다.
Power DC 전원 공급 시스템의 원리 및 전체 설계
1.1 시스템 원리
이 전원 DC 전원 공급 시스템은 스위칭 전원 공급 장치의 주 회로와 제어 회로의 두 부분으로 구성됩니다. 주 회로는 주로 전기 에너지를 처리하고, 제어 회로는 주로 전기 신호를 처리합니다. 부정적인 피드백은 자동 제어 시스템을 형성하는 데 사용됩니다. 스위칭 전원 공급 장치는 PWM 제어 방식을 채택하고 주어진 양과 피드백 양을 비교하여 편차를 얻습니다. PWM 출력은 디지털 PID 레귤레이터에 의해 제어되어 스위칭 전원 공급 장치의 출력을 제어합니다. 그 중 PID 조절과 PWM 출력은 모두 마이크로 컨트롤러 시스템을 사용하는 소프트웨어로 제어됩니다.
1.2 전체 시스템 설계
시스템의 하드웨어 부분은 입출력 정류 및 필터링 회로, 전력 변환 부품, 구동 회로, 마이크로 컨트롤러 시스템 및 보조 회로로 구성됩니다. 그림 1은 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 DC 전원 공급 장치의 구조 다이어그램을 보여줍니다.
보시다시피, 50Hz 및 220V AC 전원은 그리드 필터에 의해 필터링되어 그리드의 간섭을 제거한 다음 정류 및 필터링을 위해 입력 정류기 필터로 들어가 DC 전압 신호로 변환됩니다. DC 신호는 전력 변환 회로를 통해 고주파 AC 신호로 변환되고, 고주파 AC 신호는 출력 정류 및 필터링 회로를 통해 DC 전압 출력으로 변환됩니다[1]. 제어 회로는 PWM 펄스 폭 변조 방식을 채택하고 마이크로 컨트롤러에서 생성된 펄스 폭이 조정 가능한 PWM 제어 신호는 구동 회로에서 처리되어 전력 변환 회로가 작동하도록 구동합니다. 마이크로 컨트롤러의 고속 ADC 변환 채널을 이용하여 일정한 간격으로 출력 전압을 수집하고 이를 예상값과 비교하여 오류를 기반으로 PID 조정을 수행합니다. 전압 획득 회로는 DC 전압 V0의 획득을 실현하고 이를 A/D 변환기의 아날로그 입력 전압 범위와 일치시킵니다. 스위칭 전원 공급 장치에 과전압, 과전류 및 단락 오류가 발생하는 경우 보호 회로는 전원 공급 장치와 부하를 보호하는 역할을 합니다. 보조 전원 공급 장치는 제어 회로, 구동 회로 등에 DC 전원을 제공합니다.
2. 스위치 전원공급장치의 주회로 설계
스위칭 전원 공급 장치의 주 회로는 DC-AC-DC 변환을 완료하는 데 사용됩니다. 시스템 주 회로는 그림 2와 같이 풀 브리지 DC-DC 변환기를 채택합니다. 이 시스템에 사용된 전원 스위칭 장치는 EUPEC 회사의 BSM 50GB120DN2 시리즈 IGBT 모듈입니다. 각 모듈은 하프 브리지 구조이므로 풀 브리지 시스템에는 두 개의 모듈이 필요합니다. 각 모듈에는 고속 환류 다이오드가 내장되어 있습니다.
