Analiza več krmilnih metod za stikalno napajanje z enim čipom
Obstaja več načinov krmiljenja za krmiljenje izhodne moči preklopnega napajalnika z enim čipom, ki ga krmili mikroračunalnik.
Ena je, da mikrokrmilnik oddaja napetost (preko DA čipa ali načina PWM), ki se uporablja kot referenčna napetost za napajanje. Ta metoda samo zamenja prvotno referenčno napetost z mikrokrmilnikom, ki lahko z gumbom vnese vrednost izhodne napetosti napajalnika. Mikrokrmilnik ne dodaja povratne zanke napajalnika in ni sprememb napajalnega tokokroga. Ta metoda je najpreprostejša.
Drugi je razširitev AD mikrokrmilnika, nenehno zaznavanje izhodne napetosti napajalnika, prilagajanje izhoda DA glede na razliko med izhodno napetostjo napajalnika in nastavljeno vrednostjo, krmiljenje čipa PWM in posredno nadzoruje delovanje napajalnika. Na ta način je bil mikrokrmilnik dodan v povratno zanko napajalnika, ki je nadomestil prvotno ojačevalno povezavo. Program mikrokrmilnika mora uporabljati bolj zapleten algoritem PID.
Tretji je razširitev AD mikrokrmilnika, neprekinjeno zaznavanje izhodne napetosti napajalnika in oddajanje valov PWM na podlagi razlike med izhodno napetostjo napajalnika in nastavljeno vrednostjo, neposredno nadzorovanje delovanja napajalnika . Tako je mikrokrmilnik najbolj vključen v delovanje napajanja.
Tretja metoda je najbolj temeljito napajanje krmilnega stikala z enim čipom mikroračunalnika, vendar so tudi zahteve za mikrokrmilnike z enim čipom najvišje. Mikrokrmilnik mora imeti visoko hitrost računanja in biti sposoben oddajati PWM valove dovolj visoke frekvence. Takšni mikrokontrolerji so očitno dragi.
Hitrost mikrokontrolerjev na osnovi DSP je dovolj visoka, vendar je tudi trenutna cena zelo visoka. S stroškovnega vidika je delež stroškov električne energije prevelik, da bi ga lahko sprejeli.
Med nizkocenovnimi mikrokrmilniki je serija AVR najhitrejša in ima izhod PWM, kar se lahko šteje za sprejem. Vendar delovna frekvenca mikrokrmilnika AVR še vedno ni dovolj visoka in se ga lahko uporablja le nerad. V nadaljevanju bomo izračunali nivo, do katerega lahko AVR mikrokrmilnik neposredno krmili delovanje stikalnega napajalnika.
V mikrokontrolerju AVR je največja taktna frekvenca 16MHz. Če je ločljivost PWM 10 bitov, potem je frekvenca valovanja PWM, znana tudi kot delovna frekvenca preklopnega napajalnika, 16000000/1024=15625 (Hz). Očitno ni dovolj, da stikalni napajalnik deluje na tej frekvenci (znotraj zvočnega območja). Če torej vzamemo ločljivost PWM kot 9 bitov, je delovna frekvenca preklopnega napajanja tokrat 16000000/512=32768 (Hz), ki se lahko uporablja zunaj zvočnega območja, vendar je še vedno določena razdalja od delovna frekvenca sodobnih stikalnih napajalnikov.
Vendar je treba opozoriti, da {{0}}bitna ločljivost pomeni, da se med ciklom vklopljenega izklopa močnostnega tranzistorja lahko razdeli na 512 delov. Samo v smislu prevodnosti, ob predpostavki delovnega cikla 0,5, ga je mogoče razdeliti le na 256 delov. Glede na to, da širina impulza ni linearno povezana z izhodno močjo napajalnika, je potrebno narediti vsaj še en zgib. Z drugimi besedami, izhodno moč je mogoče nadzorovati največ do 1/128, ne glede na spremembe obremenitve ali spremembe napetosti omrežja lahko stopnja nadzora doseže samo to točko.
