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電源管理
閱讀�2197時間�2021-01-19 18:11:29

    全球節(jié)能需求的不斷提高,數(shù)字技�(shù)的不斷�(jìn)�,分體式電源�(jié)�(gòu)的日益增加和電子�(shè)備必須遵守強(qiáng)制能效規(guī)范的要求,連同便攜式裝置的小型�、多功能的發(fā)展趨勢是電源�理技�(shù)�(fā)展的原動力�

�(shù)字電源管理應(yīng)�

    解決成本與復(fù)雜性問�
    電子行業(yè)流行這么一個“傳�(tǒng)”觀點:能�(jìn)行直接準(zhǔn)確變速控制的系統(tǒng)所需的組件實在太貴了,根本無法用于價格敏感型消費(fèi)電器�。這種觀點認(rèn)�,與其開�(fā)并執(zhí)行這樣的控制系�(tǒng),使終產(chǎn)品零售價格升高并�(dǎo)致產(chǎn)品對人們失去吸引力,還不如保持電器的低成本,放棄智能電�(jī)控制的優(yōu)�。另�,由于快速過電流檢測、故障控�、系�(tǒng)可靠性和效率等問�,電�(jī)控制�(yīng)用還存在著棘手的工程難題�
    由于對快速準(zhǔn)確回路控制的需求以及通過�(shù)字電源管理執(zhí)行智能電�(jī)控制所需要組件的�(shù)量和成本等問題的存在,這些控制器應(yīng)用給MCU樹立了標(biāo)�(zhǔn),要求它必須提供一流的性能和豐富的綜合型先�(jìn)功能以簡化通用電機(jī)控制�(lǐng)域的閉合回路控制�(shè)計�
    近幾年專門用于電機(jī)控制的微控制�(MCU)已經(jīng)問世,集成了8 位計算引�、模�(shù)�(zhuǎn)換器(ADC)、比較器、計�(shù)�、定時器等電路來控制電機(jī)速度,滿足負(fù)載的功率要求。由于快速而的閉環(huán)控制以及所需支持組件的數(shù)量少和成本低,這種控制器在� MCU 的預(yù)期方面樹立了新標(biāo)�。MCU生產(chǎn)商所面臨的問題是怎樣在確保集成恰�(dāng)?shù)耐獠拷M件和功能的同時還能保持產(chǎn)品價格對消費(fèi)者的吸引。來�:大比特半�(dǎo)體器件網(wǎng)
    一種佳方法
    �1展示了一個面向先�(jìn)電機(jī)控制尤其是通用電機(jī)控制�(yīng)用的低成本高效型�(shù)字功率管理方案。其中的片上模擬外圍�(shè)備都是由ZiLOG開發(fā)并集成到它的一�8位MCU上的�
    在這個例子中,MCU�10位ADC能夠提供多達(dá)四個單�/差分通道和一個可選的 1X 差分輸入緩沖區(qū)。另�,ADC 模塊中還集成了一個片上低功率�(yùn)算放大器,從而不再需要另外的外部組件就能夠獲得高精度電流測量。結(jié)合這個多通道 ADC,MCU 的兩個具有脈寬調(diào)�(PWM )以及采集與比較功能的增強(qiáng)�16 位定時器模塊可以同時操作兩個負(fù)�(即電�(jī)),同時,直接 LED �(qū)動輸出可用來在出�(xiàn)�(yù)�(shè)事件時觸�(fā) LED,而不需要額外的硬件。該方案還由其它特征,包括一個模擬比較器、一套用于確??煽啃缘摹胺拦收稀闭袷幤鳈C(jī)�、一個片上集成溫度傳感器和高�(dá)128B 的非易失性數(shù)�(jù)存儲空間(NVDS)。圖 2 是款使用了ZiLOG MCU 的通用電機(jī)的結(jié)�(gòu)��
    �2 通用電機(jī)控制系統(tǒng)框架�
    電機(jī)控制的主要功�
    這個特別的�(shù)字公里發(fā)管理方案提供了通用電機(jī)所需的主要控制功能:“軟啟動�、過電流故障保護(hù)和使用片上比較器測定交流電路過零點以確保 MCU 輸出信號同步的能�。我們來逐條分析一�,并看看該方案是如何滿足這些要求的:
    (1)軟啟�
    “軟啟動”功能確保在電機(jī)打開時功率逐漸地輸出到電機(jī)。通過使用 MCU 的單 I/O 輸出控制 TRIAC 的觸�(fā)/點火角來實現(xiàn)可調(diào)控制。這種功能大程度地減少了啟動時�(zhuǎn)子的過沖和不平穩(wěn)�(yùn)�,從而減少電�(jī)磨損,防止需量的突變,避免電路斷開導(dǎo)致剛開啟或正在運(yùn)行的電器都被�(guān)斷的情況�
    ZiLOG的軟啟動實現(xiàn)方法采用了一個定時器和重新載入定時器高低字節(jié)時使用的一個查找表。在交流信號的一個半周期�(nèi)可以實現(xiàn)二十個均勻分布的觸發(fā)角。通過這種方法可以�(diào)節(jié) TRIAC 觸發(fā)�(如圖3),以�(diào)整輸送給電機(jī)的功率。這種軟啟動方案使用一�10 微秒輸出脈沖寬度觸發(fā)TRIAC,在此期間觸�(fā)角從 18°上升�162° (一個半周期� 10% � 90%),此時電�(jī)過渡到正常滿速運(yùn)�(zhuǎn)�
    (2)過電流故障保�(hù)
    大多�(shù)電機(jī)控制都需要過電流故障保護(hù)。過電流故障的原因有很多,例如電�(jī)繞組短路、電�(jī)引線短路、機(jī)械驅(qū)動與連接裝置故障、功率器件損�、接線錯誤等。嚴(yán)重的過流故障會導(dǎo)致電器損毀,因此在出現(xiàn)過電流故障時,不管原因是什�,都必須立即停止電機(jī)�(zhuǎn)動以防損�。雖然保�(hù)電路必須動作迅�,但好逐周期地�(guān)� PWM 輸出,以便在不能繼續(xù)檢測到故障條件時恢復(fù)正常�(yùn)�(zhuǎn),而不是一下子完全�(guān)斷整個系�(tǒng)。如果這種方法不能解決問題,再�(guān)斷系�(tǒng)�
    這個電�(jī)控制器方案以一個感�(yīng)電阻來測量電�(jī)電流(� 2),并把信號傳�?shù)狡霞?ADC。過電流門限值是可以�(shè)置的,而一旦電流達(dá)到這個門限�,系�(tǒng)就會啟動一個中斷服�(wù)程序,然后終止輸送到TRIAC 的觸�(fā)脈沖,并終關(guān)閉系�(tǒng)�
    (3)過零�
    要控制電�(jī)速度,TRIAC 的觸�(fā)角必須與交流電路電壓同步,因�,必須測定這種信號的過零時�。ZiLOG 的電�(jī)控制方案使用了一個片上集成的模擬比較�,而不再需要外部組�,因此有助于降低成本和系�(tǒng)�(fù)雜性。圖 3 展示了用來實�(xiàn)變速控制的不同的TRIAC 觸發(fā)�。在圖中所示的�(yīng)用中,TRIAC 的觸�(fā)角被�(shè)� 9° �
    電機(jī)電壓�18°�90°�162°TRAC觸發(fā)�
    �(jié)�
    由于成本和系�(tǒng)�(fù)雜性的原因,各種家電和便攜式工具中使用的傳�(tǒng)通用電機(jī)一般都缺乏電機(jī)控制,要解決這一問題,可以使用一個數(shù)字電源管理來實現(xiàn)變速控�,以得到各種明顯的優(yōu)勢,并防止啟動電器時可能出現(xiàn)的會�(dǎo)致電路斷開的電涌。上面提到的這一方案使用了ZiLOG� Z8 Encore! XP Flash MCU,采用了片上集成�(shù)字模塊和先�(jìn)的模擬硬件模�,提供了一種通用電機(jī)控制方案,能較好的克服阻礙在各種價格敏感型電器上�(zhí)行智能控制的成本與復(fù)雜性問題�

維庫電子�,電子知�,一查百��

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