Berbagai cara untuk mengontrol SMPS yang dapat disesuaikan secara digital

9

Saya ingin membuat SMPS yang bertenaga baterai dan dapat disesuaikan untuk digunakan dalam situasi ketika saya tidak dapat memiliki outlet di dekat saya, jadi saya ingin beberapa informasi atau saran tentang topik ini. Chip SMPS saya mendasarkan ini adalah LM2733 .

Sumber daya akan menjadi LiPo, tegangan output 3V ke 25V, dan paling banyak 500mA.

Ada beberapa cara saya pikir saya dapat mengontrol chip SMPS secara digital: satu adalah pot digital yang dikendalikan dengan MCU melalui SPI atau I2C. Pot 1024 langkah akan memberi saya 20mV loncatan, yang lebih dari cukup. Apa yang saya lihat di lembar data adalah bahwa pot hanya bisa naik hingga 5V untuk resistor digital. Apakah itu menjadi faktor pembatas dalam desain seperti itu? Cara ini tampaknya cara paling sederhana dan paling tidak menuntut dari apa yang saya lihat.

Cara lain akan menggunakan DAC, tapi saya tidak yakin apakah itu harus lebih cepat daripada kecepatan switching SMPS, karena dalam lembar data saya selalu melihat pembagi tegangan sebelum kapasitor output. Masalahnya adalah saya tidak tahu apa yang ingin dilihat oleh pin umpan balik. Apakah ia ingin seluruh jalan naik dan turun dari induktor dan membandingkannya dengan tegangan referensi, atau apakah itu hanya menemukan tegangan rata-rata setiap siklus?

Saya tahu ini mirip dengan {pertanyaan ini} , tetapi saya mencari beberapa informasi atau diskusi lebih lanjut.

power-supply potentiometer switch-mode-power-supply dac hak8or
sumber
3
Saya melihat sebuah proyek di suatu tempat di mana seseorang baru saja mengimplementasikan SMPS dengan mikrokontroler sebagai ganti chip khusus. Jika Anda sanggup, hasilnya akan sepenuhnya dapat disesuaikan dalam perangkat lunak.
joeforker

Jawaban:

1

Setelah membaca datasheet saya akan berani menebak. Chip mengharapkan 1,23V pada pin FB ketika output berada pada level yang diinginkan. Biasanya ini ditetapkan oleh pembagi resistif, tapi saya tidak berpikir itu akan menjadi terlalu banyak masalah untuk menghasilkannya dengan D / A. Namun, resistor 13.3K tampaknya menjadi penting, jadi saya akan membiarkannya tetapi menghapus resistor lain yang terhubung ke tegangan output dan pada dasarnya menggantinya dengan kombo mikrokontroler / DAC Anda.

Saya pikir yang harus Anda lakukan adalah memastikan bahwa output DAC 1.23V ketika tegangan output di tempat yang Anda inginkan. Agar semuanya tetap realistis, Anda mungkin ingin membuat output dari DAC meniru pembagi resistif - cukup bagi tegangan output dari SMPS dengan angka ajaib yang memberi Anda 1.23V pada pin FB ketika Anda memiliki tegangan output yang diinginkan.

Namun Anda berhak mempertanyakan seberapa cepat Anda harus memperbarui DAC. Sementara frekuensi switching dari SMPS adalah 600KHz atau 1.6MHz ini BUKAN bandwidth dari loop kontrol dalam chip. Saya tidak melihat banyak dalam datasheet tentang apa itu, tetapi ia menyebutkan menggunakan CF untuk menempatkan nol di root-locus di 8KHz. Jadi secara liar-tebak saya akan mengatakan mencoba untuk mengubah DAC Anda pada 10KHz - setiap 100US jika memungkinkan.

AngryEE
sumber
Letakkan resistor umpan balik terlebih dahulu dan rutekan (tetapi jangan mengisi) resistor seri sesuai dengan output DAC. Mengukur tegangan umpan balik kondisi yang diinginkan / stabil. Kemudian lepaskan resistor umpan balik dan isi resistor seri DAC dengan 0 Ohm, pengaturan tegangan DAC sama dengan tegangan yang diukur. Untuk mengubah tegangan output, cukup tambahkan atau kurangi dari tegangan DAC sesuai dengan perubahan yang ingin Anda lihat.
Joel B
4
Ini ide yang buruk. Tegangan pin FB tidak akan persis 1.23V, dan ada peluang bagus bahwa Anda tidak akan bisa membuatnya stabil. Panci digital adalah pilihan yang jauh lebih baik untuk aplikasi ini.
Kevin Vermeer
Dia bertanya, saya menjawab. Saya tidak setuju dengan Anda - itu akan menjadi pekerjaan yang adil untuk mewujudkan hal ini secara praktis, tetapi saya tidak melihat masalah besar secara teoritis. Satu-satunya halangan adalah bagaimana mereka menerapkan sistem kontrol umpan balik di SMPS. Tanpa yakin apa bandwith, gain, dll saya bayangkan itu tidak akan mudah untuk melakukan ini.
AngryEE
Berbicara tentang teknik. Anda tidak ingin menerapkan seluruh loop perolehan SMPS secara digital. Anda hanya ingin memengaruhi atau mengimbanginya sedikit dengan sirkuit digital. Menggunakan DAC dan resistor tambahan adalah cara termudah. Anda sedang mengatur SMPS dalam situasi stabil, dan menambahkan resistor ekstra untuk menerapkan offset. Anda dapat menghitung bagaimana tegangan akan membagi 3 resistor, dan berapa banyak efek yang ada pada tegangan output. Lakukan matematika dengan superposisi ... Atau simulasikan.
Hans
5

Pin umpan balik mengharapkan tegangan kesalahan DC, dengan beberapa hal biasa (riak, kebisingan, dll.) Mengendarai itu. Loop tegangan analog dibatasi bandwidth sehingga hanya informasi berguna yang digunakan untuk menentukan siklus tugas konverter.

Cara termudah adalah dengan menggunakan output DAC dan resistor seri untuk menenggelamkan atau sumber jumlah arus keluar dari / ke simpul FB. Ukuran resistor injeksi akan menentukan rentang penyesuaian. Tegangan referensi FB adalah 1,23V, jadi selama DAC bisa naik di atas dan di bawah referensi itu, Anda dapat mengontrol tegangan naik dan turun.

Ini setara dengan memiliki resistor bagian bawah yang bisa disetel.

Adam Lawrence
sumber
3

Bagaimana dengan menambahkan beberapa resistor bawah ke pembagi umpan balik dan mengalihkan salah satu dari mereka (atau beberapa sekaligus) ke ground dengan array NPN untuk mengganti tegangan output?

EDIT: Anda harus dapat melakukan ini hanya dengan pin GPIO normal karena mereka benar-benar tidak boleh melihat lebih dari 1.23V (tegangan umpan balik) sehingga mereka dapat bekerja sebagai kolektor terbuka / sakelar pengurasan.

jpc
sumber
PS. Saya akan menggambar skema jika saya penjelasan saya tidak cukup jelas tapi saya masih belum menyelesaikan alat penangkapan skema HTML5. ;] Tolong tinggalkan saya komentar jika Anda pikir skema akan membantu di sini.
jpc
1

Saya tidak yakin seberapa berkomitmen Anda terhadap LM2733. Anda mungkin ingin mencari chip yang menyediakan kontrol tegangan output terpisah dari jalur umpan balik utama. Misalnya, LT3495 . Ini akan memungkinkan Anda menyesuaikan voltase tanpa khawatir tentang apa yang Anda lakukan terhadap stabilitas regulator.

Andy
sumber