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在中小电源中采用单片机做电源PWM芯片

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micropower
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  • 2009-5-10 12:38:50
随着单片机性能不断提高,价格也不断降低~~~~
不知大家是否认为在以后很多中小功率电源中将会直接采用单片机控制?
就我现在所发现PIC12F615及PIC16F785等单片机带PWM自动关闭功能


利用自动关闭功能可以轻松实现类似于UC3842控制功能,可以通过修改程序实现更多的功能,如工作于QR模式与轻载时降频等操作。PIC12F615这棵芯片工作在5V电压8M时钟时耗电流为1.3mA。8引脚封装,现在的价格约3元左右。
听说现在还有些单片机可以直接驱动高压MOS管~~也就是说单片机用于电源控制会越来越方便。单片机的功能不断增加,价格不断降低。那么在未来是不是会有更多电源设计者倾向于采用单片机来设计具有自己独特控制特点的电电源呢?
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-11 08:16:20
 
单片机能降到1元吗?
luyan
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  • 2009-5-11 08:27:42
 
应该没有这样低吧
long223349
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  • 2014-11-2 19:46:48
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long223349
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  • 2014-11-2 21:55:42
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micropower
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  • 2009-5-11 15:29:43
 
就我现在所知很多电源控制IC都没有低于1元以下~~~~,为何MCU要低于一元以下才具优势?
伟林电源
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  • 2009-5-11 19:16:24
 
准确的说,单片电源的应用应该会在中功率的范围有点优势。
micropower
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  • 2009-5-12 00:58:06
 
谢谢龙哥关注!
过去在很多大功率电源中已有很多采用MCU做为辅助控制,现在很多家半导体公司都有推输出电源控制专用MCU,如Microchip的DSPIC30F1010/202X,TI的TSM320F2802X,NEC及飞思卡尔等也都有电源专用控制MCU,我个人认为这些芯片做大功率电源已有很大的优势,但因为这些芯片价格相对还是比较高都还在15元以上~~~~
对于一些低价的MCU,如上面所讲的12F615能否可以做出一些空载损耗更小,整机效率更高的中小电源呢?
我想可能很多人知道PI的LNK系列芯片~~这些芯片供电是5V电压,而且工作电流极小,有很多不需辅助供电就能工作,像这样的芯片功能需要一只简单的MCU加上一棵高压MOS再加一只低压驱动用MOS就可以了,单片机要执行的任务也很简单1、过流关闭。2、决定下周期是否开通。当然还需要做一些保护功能。还一个问题就是MCU驱动MOS采和何种方法?用专用IC还是~~~~~这个问题我想了很久~~也不知什么时候想起多年前看到的一个电路,不但驱动变得更简单,也将驱动功耗降到最低,改天发图上来给大家参考。

在电源行业中竟争也是个问题,有些老板更希望自己的电源产品有独特性,放到市场不要那么快就被人直接给COPY了,所以对于采用MCU控制有着很大兴趣。
luyan
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  • 2009-5-12 07:59:58
 
说的好赞一个!
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-12 09:04:35
 
这个不是很熟悉,不知道你的想法跟DSP实现的数字电源的区别在哪里,你的单片机的工作频率能达到多少(是实际的,考虑各种处理等情况下),低端电源市场我想应用性不大,毕竟本来大多数就是你抄我我抄你,在中高端市场,采用单片机跟采用DSP相比较优点在哪里?
micropower
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  • 2009-5-12 09:21:36
 
1、TI不知什么时候将TMS320F28XX从DSP分到MCU分类里~~~所以不必在意什么是MCU,什么是DSP。
2、在上面的框图中,可以看出要实现电源PWM控制甚至不需CPU操作,外设PWM模块及比较器,有的还带运放(如PIC16F785带两个高速运放)CPU只在启动时对外设做初始化工作。除非工和过程中有需要改变外设工作情况,否则不需要占CPU时间。
micropower
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  • 2009-5-13 21:55:28
 
希望大家多多发表自己的看法~~~~
forestgump1003
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  • 2009-5-18 09:55:47
 
用过pic的单片机做过一些电源的控制,pic16F785是很不错的,从pin数目来说,基本所有功能都可以实现。
micropower
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  • 2009-5-23 16:16:49
 
785是个不错的片了,只是价格贵了些
micropower
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  • 2014-6-21 17:03:07
 
为什么要降到1元呢?几年过去了
PIC12F615这棵芯片在可控硅调光电源中不知用了多少万棵,价格还是近2元左右。
纳爱多深
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本网技师
  • 2014-6-26 10:15:52
 
我之前买的STM8 20脚9.8元,而且这款单片机不需要外围晶振电路 有3路PWM 还有10路的10位AD比较好用
纳爱多深
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本网技师
  • 2014-6-26 10:18:42
 
STM8 20脚9.8元 3路PWM 10路10位AD
cnpower
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最新回复
  • 2016-8-23 22:33:38
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2843价格也不低了,要是单片机能开通个串口啥的便于远程控制,单片机还是有优势的

tanknet
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  • 2009-5-11 10:44:47
 
早有单片机降到1元了。
xiaoyezi0
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高级工程师
  • 2015-11-9 10:31:24
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真的有降到一元的了
000123
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  • 2009-5-11 15:43:19
 
关注ing
donkey
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  • 2009-5-14 09:51:13
 
主要不是价格问题,主要是单片机的速度跟不上,采样什么的都反应不过来。数字的电源用dsp的比较多,就是因为速度问题。你算算AD的采样速度,PWM的速度,计算一下就知道可行性了。
楼主还是多做几个电源再来考虑这个问题吧。
在一些狭小的领域是可以的,已经有人用来做LED的电源,可调光,升压什么的,玩玩还是可以的。
micropower
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  • 2009-5-14 23:34:21
 
Hi donkey!
你也认为现在在某些部分可以采用了,也就认为单片机在电源方面已有应用空间。上面你所讲的“PWM速度”是否应指PWM精度?如果指的是PWM精度,那么我想你可能并不清楚PWM是模拟控制的,CPU只是完成PWM频率及最大限流设定等工作,完成后交由PWM模块去做,由于PWM是由模拟控制可以说是无极精度~~~~~
单片机的AD采样时间从10-60uS左右,当然也有更快的或是更慢的,如12F615可以在20uS里完成采样。实际上我们不一定需要单片机的AD采样功能。就像通常的电源IC一样,由模拟部分对电压电流进行采样。就算采用AD控制,AD采样有20uS时间也是够用的~~~不一定需要太快的AD。通常开关电源设计开关频率在40K-200KHz在实际控制中反馈回路的积分时间在40-500uS之间,所以20uS的AD采样对于系统来讲是完全够用的。
forestgump1003
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  • 2009-5-18 09:59:44
 
就是数字控制的第三个等级,闭环依然模拟但这个运放也集成在单片机里,但所有保护,启动,占空比限制都可以用单片机来完成
yqliu
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  • 2009-6-17 08:52:06
 
785的一次完整的AD转换要30uS左右。用AD做些保护很方便。 另外需要速度快的保护功能可以用中断。
sjpe_mail
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  • 2009-6-17 10:14:22
 
PWM的分辩率不是无限制的,而是通过分频或是倍频来的,据我了现,DSPIC30F2020是MICROCHIP推的专门用应用在开关电源上的,PWM的精度到12位的时候,PWM频率只能做到50KHZ,要是开关频率到70KHZ,PWM分辩率只能是10位了,你去认真看一下datasheet再来说PWM分辩率无限制吧。
周挺巧
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  • 2009-5-14 16:14:00
 
单片机的价格3块钱应该是台湾的吧 感觉不是太稳定 不过总体价格在下降 在电源中使用单片机了功能强大也是个不错的选择 目前在中小功率的电源中还没有优势
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-14 17:37:37
 
中小功率电源没优势,大功率电源的趋势肯定是DSP了,个人觉得单片机用在这方面前途不大。
micropower
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  • 2009-5-15 00:10:05
 
非常感谢谢 YTDFWANGWE1版主 的参与,希望我们能深入探导这个问题,虽然我们不是搞什么科研~~~但希望我们能凭着爱好与兴趣把这个问题做个较好的研究。
先做个简单的假定定:中小功率指150W以下
1、单片机价格上是否存在优势?现在和未来的发展动向?
2、单片机要实现电源PWM控制存在什么瓶颈?
UC3842是一棵很经典的IC,很多人都知道并应用很广,3842由一个振荡器与一个比较器组成,当在MCU里集成PWM模块与模拟比较器之后,MCU已经具备了像3842一样的功能,对于MCU控制的电路来讲有以下几点优势:
1、更低的工作耗电,MCU可以工作在1mA以下的电源,而UC3842工作电流约10mA。
2、MCU据负载的大小来调节工作频率,可以做更高效电源及更低待机功耗。

希望大家积极参与,有什么问题请提出。
micropower
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  • 2009-5-14 23:46:19
 
Hi 周挺巧:
单片机价格可以说从几毛到几百块都有,品种数上千万,台厂MCU价格确实很有优势,但上面举一款12F615为美国microchip产品,10F系列为低档单片机官方报价有低于0.4美金,12F系列为中低当8引脚单片机,官方报价从0.5-1美金。我们导论的是单片机价格还在降,功能也在完善,那么是不是在中小功率中就具有优势了呢?
周挺巧
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  • 2009-5-15 10:02:10
 
呵呵 单片机我不太了解,只是听说,micropower 版主说中小功率是在150W以下的话,单片机现在还没什么优势可谈.在大功率电源就简单的输入输出没有特殊的控制要求,单片机也没什么太大的优势
micropower
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  • 2009-5-15 21:16:39
 
为何没有优势可谈?请指教,谢谢!!!
周挺巧
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  • 2009-5-16 13:49:20
 
不客气 只谈个人看法
在中小功率方面现在都在用RCC与专用IC,单片机与之价格没优势.
在大功率方面,如果电源产品要求要附带功能,单片机以其强大的功能得以体现.产品在性价比可能会有优势.但有些电源产品没有附加功能要求,单片机再强大的功能也只是英雄无用武之地
晶纲禅诗
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  • 2009-5-16 15:46:28
 
由于工作关系,我与单片机接触得比较多,深知单片机的强大功能与性能优势,我是非常支持与看好电源IC与微处理器相结合这一块技术的!
问题是如何扬长避短地将两者优势结合起来,来解决各种实际问题,并达到某种功能与性能的综合优化....估计这可能还有一段路要走......
micropower
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  • 2009-5-16 22:44:34
 
是的,就是我们正要研究探导的问题。正如上面提到过单片机已把PWM及比较器,还有运放等都集成到里面了~~~~~~这为电源控制提供了非常灵活的应用。
forestgump1003
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LV8
副总工程师
  • 2009-5-18 10:01:21
 
ti的针对power的dsp爱立信都做到1-4模块上去了,应该是数字闭环了,数字电源还是有很大的前途
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-18 12:20:06
 
单片机的处理能力跟DSP相比较应该还有一定差别吧?
micropower
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  • 2009-5-18 12:31:26
 
感觉“YTDFWANGWE1”版主一再强调单片机与DSP的差异~~~~~~其实笼统一点都是一样的,DSP是数字信号处理的简称,单片机就不是数字信号处理?
处理速度是个问题,但究竟需要多少速度才够用?不能就只讲一个速度不够,比如说事件处理能力,ADC采样,变频调制等等~~~~~~~~~~。
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-18 13:04:30
 
说实在的,我不是很清楚单片机的性能,但我见过他们用DSP来做控制器处理,如果单片机能完成一个电路的采样,滤波环路分析,调整。。。这些功能,那DSP还有什么优点?按照最基本的10M来说,在一个周期内要完成上述功能,单片机能实现吗?
micropower
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  • 2009-5-23 10:09:24
 
回第二十九贴的,请问基本10M从何而来?
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-18 13:05:39
 
还有,你说的利用单片机来实现是只实现他的脉冲调整呢,还是连采样,环路调整等全实现?
伟林电源
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  • 2009-5-18 13:49:41
 
这些应该都需要外加才能实现吧,还有其采样速率的问题,在这点上貌似DSP都不算做的好。
forestgump1003
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LV8
副总工程师
  • 2009-5-18 13:57:18
 
目前的dsp自己带的ADC已经非常好了,足够速度,其实最关键的不是保护速度,还是PWM速度。
micropower
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  • 2009-5-23 10:32:07
 
龙哥!本来这贴有投票部份的到哪去了?
伟林电源
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  • 2009-5-23 17:51:06
 
不太清楚,我也觉得奇怪,等周一的时候帮你问问。
micropower
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  • 2009-5-23 18:36:41
 
谢谢!!!
forestgump1003
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LV8
副总工程师
  • 2009-5-18 14:00:34
 
现在时很多是单片机里面带一个贷宽足够的运放,就可以做PWM的比较器了,所以PWM部分还是模拟的
micropower
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  • 2009-5-20 00:24:29
 
是的,PWM部份还是模拟的,但不同的是PWM频率是可控的~~~~~
forestgump1003
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LV8
副总工程师
  • 2009-5-18 09:57:31
 
你这个说法是针对AC-DC里面的低成本方案
对于DC-DC模块电源,单片机应用成本没有劣势,灵活性有优势
sanytie-99
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高级工程师
  • 2009-5-19 15:42:41
 
顶一下学习ing
蒋江黔
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  • 2009-5-19 17:04:18
 
反馈运算量可不小, 用单片机取代DSC, 目前很不可能, 不然就不要做DSC了
micropower
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  • 2009-5-22 16:21:53
 
有时是不需要运算的~~~~~~~
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-22 17:23:23
 
不需要运算,反馈部分还是采用硬件,那么采用单片机肯定没有专用芯片好,这个不用讨论,否则就都用单片机没用IC得了。
forestgump1003
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副总工程师
  • 2009-5-22 20:07:25
 
反馈部分还是采用硬件,那么采用单片机肯定没有专用芯片好

这个未必吧
晶纲禅诗
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  • 2009-5-22 23:14:31
 
每个人的认识与立场都不尽相同,但我个人相信在不久的将来,电源IC中融入单片机技术,不能说一定会一统天下,但一定会成为另一支流而不断地发展与完善.
周挺巧
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  • 2009-5-23 08:57:54
 
这也应该是必然趋势吧
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-23 17:01:17
 
别说未必不未必,你先说说你做出来的产品性能怎么样再说。
forestgump1003
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LV8
副总工程师
  • 2009-5-24 14:14:40
 
这个没有问题的,都是已经卖过很多的模块,不光是我做的,有很多人都做过,都卖了很多了
micropower
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  • 2009-5-26 09:24:29
 
呵呵!高人啊,你还做过好多啊
YTDFWANGWEI
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  • 2009-5-26 12:36:11
 
我的意思是这样的,你的电源采用单片机的目的是什么?如果是利用他的管理功能当然专用芯片没有他好,可你如果就是利用他做一个电源,我觉得还是专用芯片好。
蒋江黔
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  • 2009-5-23 10:49:36
 
若单片机只是控制一下基准,调节一下输出电压,限流值的话,那叫作程控电源
只有把环路都数字化了,才叫数字电源,需要很大的片内SRAM,目前DSC的价格还降不下了, 单片机要达到同样的性能,成本比专用的DSC还高
micropower
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  • 2009-5-23 16:37:17
 
我做过实验,采用一种简单的方法:如设计输出为100V
if(out>100V)PWM--;
else PWM++;
这种控制方法对于负载变化时,控制速度比较慢,输出电流过冲与跌落变化比较大。讲控制算法很多人可能就会想到PID~~~~还有什么滤波函数等~~~~,但会你们可能想不到的是615这棵芯片连运算一个开方函数都不行。运行一个Long int 乘法需要上mS时间,要想在这只有1K程序空间的单片机运行这些操作简直是扯担。但通过这样一个控制算法:
if(out>100V)PWM_stop();
else PWM_on();
这样你会发现响应快多了,可是纹波有点大啊~~~~加上一个比例控制,是不是就可以完美解决?深入研究与试验可能你会发现完成整个控制都用不到一半的程序空间~~~~~~~
tanknet
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高级工程师
  • 2009-5-25 05:37:07
 
第一种方法是Philips的方案,曾经用于创新的MP3(Buck)上,纹波很大。
PID不需要开方。
可以用快速单片机,如STC11F01之类的呀,加减一个周期,乘除几十个周期
donkey
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  • 2009-5-26 12:16:53
 
难道3842不是
if(out>100V)PWM_stop();
else PWM_on();
用软件来实现硬件逻辑,没必要吧.
如果要轻载跳频,恐怕又要加上好些逻辑吧?周期不是又长了?
chunrolll
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LV3
助理工程师
  • 2015-3-14 16:04:39
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我用过你们的程序,你这样说,其实单片机可以连PWM都不用,有个比较器比较CS就行了,控制电流直接控制CS的比较阀值就行了,因为8M晶振,PWM输出的频率是不高,这样控制,输出频率可以做到比较高,说实话很佩服你们
WA000
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  • 2009-5-27 14:45:47
 
顶一个 好帖 晚上回去仔细学习学习
stopower
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高级工程师
  • 2009-5-27 16:36:49
 
几年前就有运用义隆的单片机(78P153和78P156)控制逆变电源较成熟的方案,早已量产,输出50/60HZ修正波,外围元件少,成本低,功能齐全,能做到短路保护,高低压保护,温度保护,输出波形好,性能稳定。下图是早期的线路,现在的线路有所优化。软件的功能和稳定性也有很大的提高。300W以下都没问题。
donkey
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高级工程师
  • 2009-5-28 08:12:21
 
你这个逆变器才50hz啊,单片机当然可以用在这里了
stopower
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高级工程师
  • 2009-5-28 21:17:46
 
看清楚,第1脚与第18脚输出的可是40KHz的信号,供前级DC/DC做推挽用的.第12,13脚输出才是50Hz.供后级DC/AC全桥变换使用.
sjpe_mail
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LV4
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  • 2009-6-17 10:28:28
 
准确的说,你这个叫一个DC-DC升压,因为你逆变器输入的是12V或是24V的直流电,输出的是50HZ、110V或是220V的交流电,要实现逆变,你目前的线路后级还要加上SPWM调制电路,这个时候又要单片机参与计算,请问你的单片机顶得住吗?我们目前有用DSPIC30F2020实现了,不过没有用纯硬件做的逆变器更有价格竞争力。
stopower
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  • 2009-6-17 11:50:41
 
确切地说,这是一个DC-DC-AC电路,是先将12VDC(或24VDC)升压成160VDC(或320VDC)高压直流,完成DC-DC过程,然后再将高压直流通过全桥斩波成方波(习惯上称这种波形为修正波),输出110VAC(220VAC)的交流电。不是正弦波的。这已经是一个完整的电路,保护功能齐全。
stopower
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高级工程师
  • 2009-6-17 11:52:59
 
这颗芯片的价格在1.8RMB以下。
xiawenjin
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LV6
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  • 2009-8-4 12:56:09
 
方波逆变!过时了吧。
aninstone
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LV6
高级工程师
  • 2015-2-8 22:13:46
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一龙单片机
micropower
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  • 2009-5-27 16:57:26
 
非常感谢“stopower” 提供很有说服力的资料~~~~~
nc965
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  • 2009-5-27 17:02:53
 
单片机做电源没有问题的,我一直这样干。
PWM:PIC内部PWM模块,20KHz左右可以实现全精度(1/1024),频率最高可以到100KHz左右。
采样:PIC内部ADC模块,采样频率(包括调节算法在内)可以到20KHz以上,最高可以超过30KHz。
控制:优化的PID算法,跟踪(比如正弦)没有问题,优化的PID算法的关键是要用移位代替除法,同时满足在采样频率低于PWM频率条件下也要实现单周期调节。
芯片:PIC12F683(8脚),PIC16F684(14脚),PIC16F690(20脚)。
功率:小到几W的充电器,大到几十KW的电源,都可以做,完全不用PWM控制IC
micropower
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  • 2009-5-27 18:09:54
 
非常好!又有强人来了,大家有什么问题就赶快问啊~~~~
micropower
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  • 2009-5-27 18:12:19
 
来了这么多高手~~~~~相信采用单片机控制电源将会更有说服力,这也打造了一个单片机与电源应用的强贴,希望大家续继发表自己的看法意见。
power2040
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LV4
初级工程师
  • 2009-5-27 21:50:21
 
短路保护呢?一些瞬态呢? 包括环路设计呢?
还有一些快速响应的动作,单片机能作吗??主要是响应时间上面。
nc965
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  • 2009-5-27 23:25:03
 
保护:过压、欠压、掉电、过流、短路、温控、绝缘(漏电)、风机故障等
控制:键盘(含开关机)、LED指示、外部模拟或程序控制,并机控制和数显也是可以做的。
按响应速度分,最快的是过流、短路保护,使用PIC内部可编程参考电压的比较器中断实现,典型响应时间(从发生到控制)为1us。由于PIC内部有2个独立的比较器(DSPIC都没有),因此可以实现两路快速瞬态响应(比如平均电流和峰值电流保护)。此类控制由中断快速响应,不占用PIC其他资源。
其次是过压和绝缘保护,与环路控制采样间隔ADC采样,典型响应时间为100us。这类控制比较紧张,与环路控制响应时间冲突。
其他保护和控制可以按工频周期(10或20ms)响应。基本上不占资源,功能做复杂点也无防。
上述所有控制均可由无源器件组成简单的外围电路实现,三极管都可以不用一只。
环路设计上面已经说了,简单的单环就是输出ADC采样加PID算法,勉强可以做到单周期控制,多环控制取决于参与控制的ADC采样个数,显然会降低采样频率,而算法采用优化算法,基本上不额外占用机器时间,在采样的机器间隔时间内即可完成,即使是多路PID控制。
micropower
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  • 2009-5-28 00:15:12
 
你好!就你的几个问题我给你解答一下:
1、关于保护短路,很多IC(如UC3842)都不需要专门的保护电路,当发生短路时输出电压降低,同时导至IC供电电压降低,当IC电压低到IC不能工作时,电路自然关闭了。
2、瞬态响应其它就是环路控制响应时间的问题,我想大家都知道在开关电源中反馈回路并不是响应越快越好,我们在431电路中加入了一只补尝电容的作用是什么?其实就是用于降低响应速度。
就反馈而言我就做个简单讲解,如输出20V电压正常占空比为30%如果电压升到20.001V正常来讲占空比只需降一点点就够了(如29.98%)如果反馈反应太快可能将占空比调到比如20%以下,那么会导致输出电压会低很多,同理也会让电压会变得比较高,我想很多人都有发现电源有异间~~~~那么很大程度上就是就是这种情况的发生~~~~~如果让反应速度慢点就不会有这种情况了。但不能太慢,那么到底是多少?
反馈回路的积分时间也通常是我们所讲反应时间,在系统控制中当积分时间为开关周期的10分之一时,系统比较稳定。基于这点我们可以算出需要多少时间来响应。以100K的开关频率来算,积分时间为100uS,对于PIC615来讲可以实现高达5次的AD采样,与200次的运算能力,我想请问这样的反应速度是否够用?有的单片机更能够实现高达1600次的运算能力。

再做一个简单的研究,设如正常工作的电源突然停止几个周期PWM~~输出电压降多少呢?如工作于DCM模式每个周期传送能量为:P=Vin/L/*Vin*Ton*D/2再去除损耗,认真分析不管工作于DCM还是CCM模式对输出影响都不大,这点变动可能比有的电源纹波还小。
再进一步分析:通常开关电源在空载与负载切换时电压波动很大,因为采用固定积分响应时间的反馈回路对于这种大动态响应不是很好,虽然电路在加入微分控制后会有所改善,但还是有些波动存在。在这样的反馈中以时间作为一个控制参数加以调整。但采用MCU确有所不同,因为MCU能够发觉这样的情况出现,并能直接给出一个占空比接近于最终要控制的占空比,所以可以让输出更加平稳。
micropower
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  • 2009-5-28 00:55:24
 
大家好!在这我想顺便讲个问题:
就这贴而言,有很多人提到响应速度问题,但有些人只提一句“速度不够”虽然我们不是搞什么科研的,但我还是真的希望大家能提出一些数据,这样因为你自己也算过,更有说服力,同时也给大家更大的帮助。
同时我发现很多做电源的人都不熟MCU,DSP是MCU中的一个分类所以不要觉得MCU速度不够就来一片DSP~~~,不管什么说MCU是越来越容入电源里了,所以希望各电源工程师也要学学单片机哦!!!
kings01
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LV4
初级工程师
  • 2009-5-28 06:47:10
 
应用MCU控制电源
要从根本上分析..把电源分成快速反应链和慢速反应链两部分.
快速部分采用前馈控制(和PID里面的前馈不是一回事),使用MCU一样没问题.
慢速部分就可以直接控制了..
泛泛而谈,永远谈不出效果..
周挺巧
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  • 2009-5-28 09:53:32
 
大家都是站在自己的角度看问题,如果有可能让几位高手共同合作,用单片机开发出几款产品来与专用的IC产品点对点作比较将更有说服力
nc965
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  • 2009-5-28 15:11:17
 
一片PIC12F683控制的DC380V5A充电器



一片PIC16F684控制的3A/0-220V交流调压器
周挺巧
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  • 2009-5-28 17:27:01
 
看起来很不错,能说说他的优缺点吗?
WEILAIYIXING
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LV6
高级工程师
  • 2009-7-31 10:14:38
 
双层布线,单片机和电源部分分开了吧
nc965
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  • 2009-5-28 19:59:30
 
说说MCU电源的优缺点
总的来说,用MUC做电源还是比较勉强的,但是能做。用MUC做电源的瓶颈主要是速度和精度,
在速度方面,它与DSP相比大致是数量级的差别。作为数字电源的关键控制过程----数字闭环控制,制约因素主要是AD采样速度,采样周期为几十个US,而DSP可以在1~2US内完成。除非特别低的频率,用MUC控制电源,是不能实现单PWM周期控制的,更难同步控制了,这使得控制效果大打折扣。AD采样速度慢是主要矛盾,其他方面的不足都是次要的,比如瞬态控制可以用比较器,响应是足够快的,数字控制算法的计算工作量,可以插入到AD采样的两个规定间隔内进行,基本上可以不单独占用机器时间,当然算法必须相当简约和高效,其关键点是不用乘除法并尽量在单字节整型变量范围内解决。
在精度方面,一方面由于采样速度慢导致的控制精度降低,另一方面,MUC的AD采样精度和PWM分辨精度也不是很高的,一般10位精度,特别随着PWM频率的提高,PWM精度会成倍降低。典型的含PWM模块的PIC芯片,最高时钟20MHz,即50ns一个时钟周期,要实现全精度10位PWM输出,即50*1024=51.2ms,不足20KHz,如果频率提高到80KHz,则仅有8位控制精度了,即1/256。再加上采样的误差、滞后控制的误差以及VCC的误差(PIC的采样基准电压是VCC),最终输出电压的误差是可想而知的。
因此,MUC只能做精度要求不高的电源,做精密电源是不可能的。同时由于资源紧张,也不可能完成诸如三相控制这样的复杂任务。
MUC数字电源的优势还是有的,最常见的就是低端小功率的智能控制电源,比如电池管理等,相当多的生产厂家采用1元以下的MUC芯片来完成。还有就是某些另类的电源,控制模式比较特殊,不方便用专用IC来完成。比如需要负死区、PWM需要在多路之间切换或者占空需要连续过100%的控制等,使用MUC就具有相当的灵活性。
hua7718534
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LV2
本网技师
  • 2015-7-29 10:57:22
  • 倒数3
 
这是正解,也是瓶井
nc965
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  • 2009-5-29 10:33:52
 
比如上面的大功率充电器,是针对大功率ESP电源内置充电设计的,要求恒流限压,并且可以外部调节(电位器),电压300~400V可调,电流1~5A可调,还要根据充电各个阶段实施不同的控制策略,保护也是很完善的,包括短路保护和绝缘保护(非隔离),这个电源有一定智能化要求,如果用模拟器件,电路比较复杂,这里只用了个8脚的PIC,除光偶隔离驱动外,基本上没有什么外围电路。由于电流电压是电位器大范围调节的,比如挂上计量表计调整输出为3A,限制电压为340V,即使充电的其他过程可能出现2。9A或者3。1A,甚至短路时达到5A,有什么关系呢?浮充阶段电流非常小,即使限制电压上升或者下降一点也是不伤大雅的。这样的电源正好用MUC来做,精度要求不高、功能完善且智能、成本低,一看PCB就知道电路是非常简单的-----西西拉拉的布局是因为要满足高压(650V)的爬电要求。如果用8脚的PIC就可以完成的任务,有必要用DSP吗?

下面的交流调压器,是针对单相交流电机调速或者路灯调压节能设计的,不隔离,与市电共零线,输出电流3A(AC),输出与输入电压完全同步的交流电压且连续可调(通过电位器或者外部控制电压),要求高的功率因素,高效率,低波形失真及必要的保护功能。这样的电源要工作在交流的正负两个半波,系统控制和驱动需要频繁切换,显然用普通控制IC是难以实现的,最佳选择也是MUC。
星宇
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  • 2009-7-31 13:46:16
 
哈哈哈....................老哥,你什么时候把你这个图贴上来了啊?
myh2008
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  • 2009-5-31 09:24:26
 
不错!
buchen
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  • 2009-5-31 13:55:58
 
未来数字电源将会成为电源发展的一个重要方向,表现在其功能将比模拟电源完善的多,并且具备动态环路参数优化等独特性能。还有就是对具体负载特性可以实现完美匹配。同时,因为它实现了数字化,产品批量时一致性很好。对于MCU和DSP,没有本质差别,并且目前通用的MCU和DSP都在向为具体应用定制的方向演进。作为通用电源设计,数字化我不认为它有优势,而对于具体的应用,比如应急灯,UPS等,数字化的优势将体现很明显。目前我们公司做的方案,既要求有很好的传统电源工程师,更要求对DSP算法有深入了解的软件工程师,数字电源作为比较有前景的电源发展方向,是需要我们的电源工程师多熟悉一下的。目前做电源用数字处理芯片的厂商比较多,但是因为MOS驱动的高压技术和DSP的低压CMOS工艺结合难度很大,DSP往往需要外围的驱动电路和辅助电源,导致结构复杂,成本高。高压工艺将是未来的竞争重点,若能够近期取得突破,个人认为数字化电源市场比例将急剧扩张。
micropower
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  • 2009-5-31 21:04:00
 
所指的高压工艺,是不是指能工作于较高电压的MCU?比如工作电压在10-30V?其它现在PIC与AVR单片机都有高压版本芯片,NEC好像有推出驱动LED用的MCU内带MOS驱动,我想在以后应会有更多的MCU会针对功率应用而开发,将会有更多的MCU会有内带MOS管的驱动能力。
sanytie-99
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  • 2009-6-1 13:49:12
 
牛人 学习了ing
tanknet
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高级工程师
  • 2009-6-7 02:31:08
 
看到很多人认为MCU的PWM输出精度不够。其实是够的。因为目前无论是正激类还是反激类,输出滤波的LC滤波器(反激:变压器次级电感)的截止频率都是比较低的
PWM精度取决于一个LC谐振周期里单片机有多少指令周期而不取决于一个开关周期里单片机有多少指令周期
建议大家看看Delta-Sigma调制
tanknet
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LV6
高级工程师
  • 2009-6-7 02:34:42
 
MCU驱动高压MOS管一般需要外加驱动片,或外加3个晶体管
一个2N2222做OC反相,一对8050/8550做推挽型的反相器.
micropower
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  • 2009-6-7 08:11:35
 
其实有个更简单的方法,过些时间发个图上来给大家参考下。看看如何采用简单及低成本的驱动方法。
yxw8919@163.com
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LV3
助理工程师
  • 2009-6-9 22:07:41
 
关注中
斜阳古道
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  • 2009-6-9 22:39:57
 
目前数字电源应用DSP而不是MCU的原因主要有四点:
1。较高的开关频率;这个当然跟机器周期或时钟有关系。
2。同时兼顾较好的输出电压精度;占空比精度跟开关频率是矛盾的,想象把输出电压分成100等份或更高。如果两组不同的PWM信号,精度就不是很高了。
3。ADC/DAC的转换速率;如果取样、控制信号等。
4。内部涉及大量的计算;
个人觉得目前比较好的方向是,数字算法仅涉及电压参考信号,及外围的监控与保护电路,PWM与PID调节部分还是使用模拟IC去实现吧。
但事无绝对,近年来IEEE有很多文章提出不同的简化算法,在一定程度上减轻了数字控制芯片的负担;另外,飞思卡尔与TI也在不断推出性能更好的DSP芯片。

本人近期会上马一个模块数字电源的项目,需要达到业界领先的功率密度与工作效率:400W,1/4砖隔离式DC/DC,到时再来讨论一把可能会更深入一点。
forestgump1003
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LV8
副总工程师
  • 2009-6-10 09:27:22
 
呵呵,古道兄,你说的这个项目感觉就类似于爱立信新出的BMR53啊,呵呵
1-4 brick 400瓦,12V输出松调整的效率目前大概是95.5-96%最高了,再提高0.5个点到96.5%是极其难
希望你成功!
t6665248
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LV6
高级工程师
  • 2010-1-9 00:21:41
 
古道这个案子做了没有?
呵呵很想和分享下你的成果。
yxw8919@163.com
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LV3
助理工程师
  • 2009-6-10 21:30:23
 
各位老师好,在一些频率不太高 和控制智能化的电源上使用MCU是必须的,
本人就用MSP430F2131做过软开关电源.产品的性价比超过电源芯片,
430F2001是单周期指令,1时钟周期就是1个指令周期,当时钟采用16MHZ时,
指令周期62.5nS,内部带PWM模块.可贵的是可以按实际要求来编程各个输出控制信号的宽度.顺序,
这在调试时非常方便.我下一步要用MSP5系列的MCU(时钟40MHZ)做电源了,
yqliu
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LV3
助理工程师
  • 2009-6-17 09:01:57
 
其实用16F785是可以将闭环控制, 相关功能全做进去。 如果只是做功能电路,可以用16F684。
micropower
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  • 2009-7-30 22:31:06
 
684是个不错的芯片,14引脚不算多,做电源还算是不错的。
WEILAIYIXING
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LV6
高级工程师
  • 2009-7-31 10:12:23
 
我最近用ARM7做开关电源的控制部分,他的采样速度可以人为设定。。我是学生,希望大家给点意见。该单片机上自带了PWM功能,32位,最大人为设定f=64M
micropower
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  • 2009-7-31 11:43:12
 
虽然不错,但价格可能比较高。当然做一些有特殊功能的电源还有很有用的。
WEILAIYIXING
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LV6
高级工程师
  • 2009-8-3 21:46:39
 
恩,我试试
WEILAIYIXING
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LV6
高级工程师
  • 2009-8-3 21:54:55
 
好东西,楼主我问您一个实际的问题,高频变压器副边绕组输出有极性吗?有没正负之分?咋测?我自己绕的变压器做开关电源。
micropower
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  • 2009-8-4 10:27:13
 
这个问题好像把我问倒了~~~~~~。所谓的伏秒平衡,也就是说电压反应在初级与次级间是一样的。并不指副边组绕的独特性。
是否有极性?通常变压器以同名端标注。
WEILAIYIXING
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LV6
高级工程师
  • 2009-8-7 20:00:28
 
虽然我还是不是很懂,但我还想给您说谢谢,谢谢!
168ping
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副总工程师
  • 2009-8-5 10:52:31
 
呵呵
lsjiang
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LV6
高级工程师
  • 2010-1-12 09:13:44
 
你好!你的单片机应用的思路很好,可是你知道否,目前单片机执行的一个指令周期的时间是多少呢?如果发生了意外程序跑飞了,怎样自动进入循环中来,还是软硬件同时启动,需不需要额外的时间,这时的工作怎么维持?
acaichudao
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初级工程师
  • 2010-1-19 00:12:09
 
收藏
hanbing0713
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  • 2011-8-24 11:50:13
 
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dog72
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  • 2011-8-25 03:59:06
 
我觉得和功率无关,和频率有关。低频电源随便玩,高频的...单片机反应不过来的。
後會絠萋
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  • 2014-6-21 18:02:22
 
楼主的第2个控制方式是低端单片机做电源比较好的控制方法
我是觉得比较好的,O(∩_∩)O~
後會絠萋
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  • 2014-6-22 08:46:00
 
楼主的第2个控制方法没描述清楚,开是开PWM,关是关PWM是吧
如果改进一下,我觉得会更好
方法:如果采样值<给定值 PWM的电平置高
否则 PWM电平置低


大家觉得呢?
micropower
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  • 2014-6-22 11:49:23
 
这贴是09年发的,后来没下文了是因为我用PIC12F615这棵单片机设计了一款调光电源
现在非常火爆,还有非常多的人在用


我打算开一贴专讲12F615在可控硅调光中的应用。
cxm3141
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micropower
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ncp1031
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powervfan
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