БП с цифровым управлением.

[Хатуль_мадан]

Ну в схеме на П213 нет ОУ который регулирует выходное напряжение, включен он по схеме составного транзистора, а значит на базе МП42 напряжение установки от 1,2В до 12В при выходном напряжении БП примерно от 0 до 11В (под нагрузкой). Поэтому, в режиме КЗ на базе рег. транзистора напряжение ниже порога его отпирания (удвоенное напряжение Б-Э перехода транзистора), что и защищает его от перегрузки. В схеме с ОУ даже незначительное напряжение управления на 3 ножке вызывает снижение выходного напряжения (не до нуля, а в 10 раз больше задающего), но не ограничивает выходной ток через транзистор. Поэтому надо схему защиты как то переделать.

[kotyk7]

ВСЕМ ПРИВЕТ.
Я подумаю над Вашим замечанием, Хатуль_мадан.
Буду искать что-то другое.
Тут мне хотелось бы уйти от ряда проблем:
- не использовать дополнительные сопротивления в цепи тока;
- не слишком усложнять схему.
Может подумать над снятием напряжения посля ОУ(который и так меряет для амперемера?).
А пока фото сделаное по быстрому мобильником как я включил проц
итого напряжение и ток на индикаторы выводяться(последний знак - это ноль, но я уже успел "прижечь" часть индикатора) .
Все остальные измерения потом...

[Хатуль_мадан]

...Тут мне хотелось бы уйти от ряда проблем:
- не использовать дополнительные сопротивления в цепи тока;
- не слишком усложнять схему.
Может подумать над снятием напряжения посля ОУ(который и так меряет для амперемера?). ...

Неплохая идея, к тому же схема не усложняется. На какой вообще максимальный ток вы расчитываете свой БП? какое напряжение поступает на вход АЦП измерения тока? исходя из этого можно подумать как сотворить ограничение. Можно просто поставить компаратор в этой цепи, порог задать жестко подстроечным резистором, а выход компаратора можно подать, как на блокировку задающего напряжения на 3 ногу ОУ, или выставлять максимум на 2 ноге ОУ, то и другое приведет к ограничению выходного тока. А если напряжение достаточно велико, можно и без компаратора, простым включением полевика в ту же цепь...
Надо подумать что проще.

[kotyk7]

ЗДРАЗДВУЙТЕ.
Сначала результаты за день:
Опять включил "цыфровую часть". Проверил работу вывода цыфр и нашел ошибку (вторую, первая мне обошлась в уничтоженную последнюю часть индикатора). Но проблема была несущественная - перепутал два сегмента между собой на средней плате. Соответсвенно переставил два резистора и все окей. Завтра постараюсь исправить разводку платы. ("Перешивать" порты не хочу мне так больше нравится).
Затем начал проверять работу обоих АЦП. Как и ожидалось тут все хорошо. Предел вольтметра - 45,0 вольт, а аммперметра 5.00 единиц. При входном напряжении 5 вольт (от иточника питания).
Вот и ответ на два вопроса!!!
Блок питания будет до 5А. (для радиолюбительства - должно быть достаточно). Тоесть скажем чтобы не "шумело" да "не мешало", надо выставить порог импульса КЗ - 6А. Процессор при этом постоянно меряет и усредняет значение тока, а при достижении - 5.03 А тудже обнулит ЦАП.

Мистер, Хатуль_мадан, с интересом жду Ваш вариант схемы решения вопроса с КЗ. (Желательно без компаратора, но если никак то ограничения снимаются)
Тем временем, в ближайшее время займусь платой клавиатуры, чтобы дотошно занятся рабой ЦАП, а то я пока проверил только то, что он реально включается.

[Хатуль_мадан]

Если в вашем варианте схемы "Процессор при этом постоянно меряет и усредняет значение тока, а при достижении - 5.03 А тудже обнулит ЦАП" то не выйдет быстрого отключения при перегрузках. Усреднение это процесс относительно медленный, требует неоднократных замеров, поэтому защита должна быть реализована аппаратно. Свой вариант схемы тут не обещал выкладывать. Он есть уже в соседней ветке "Блок питания/зарядное устройство на МК" на стр. 28 и 35. Но там регулировки осуществляются при помощи ШИМа. Функционально все то же самое, поэтому отдельные узлы схем можно использовать и тут. В железе пока делать нет времени, лето, хочется просто отдохнуть....
download/file.php?id=32138
download/file.php?id=29307

[kotyk7]

Mr, Хатуль_мадан, внимательно посмотрел на Ваши варианты схем и прочитал коментарии. Понял что у меня проблемы не только со схемой, а й принцыпами ее работы потому, что делаю симбиоз цыфры и аналога впервые и нету еще практики.
Почему так, ... итак с начала: задумка была такова
1. при влючении питания процессор инициализируется и главное сразу блокирует выходное напряжение на нуле (дабы нечего не сгорело, если оно почемуто было подкючено ).
2. проц тудже меряет напряжение на выходе и ток потребления.
3. индицирует все что намерял и ждет нажатия кнопок.
4. при нажатии кнопок - реагирует и выдает команды управления ЦАП.
5. После оного конечто появляется выходное напряжение которое немедленно отображается на индикаторах, измеряется ток потребления и слушается кнопок.
Вроди как все верно. При этом я думал, что короткие случаи превышения граничного тока скажем КЗ, возьмет на себя аналоговая часть блока питания ибо оная должна быть более быстрая, учытывая быстротечность процесса. А проц паралельно смог бы дополнительно измерять усредненный ток и при длительном большом токе плюс возможно датчик температуры смог бы просто защищать систему в целом от длительного негативного воздействия.
Тоесть короткий но большой по току импульс, если его не уследит проц, - отключит аналоговый тригер, а плавное превышение тока по неосмотрительности пользователя уже возьмет на себя процессор.
Из-за этого и введено усредненное измерение тока, но может я не прав?!
Подскажите.

[Liv]

Как вообще возникло желание делать БП, обратная связь которого замкнута через микроконтроллер? Не логичнее ли было бы просто задавать с микроконтроллера напряжение и ток?

[kotyk7]

Что то я опять не понимаю. Наверное от жары.
Напряжение процессор и так задает независимо ни от чего, а как узнать при этом что там на выходе в реале под нагрузкой? Нужно ведь измерить, а затем - вывести на индикаторы. Вариант простого сопоставления управляющих даних ЦАП и должного напряжения на выходе меня все таки не устраивает. Поэтому и решил делать с обратной связью.
Или есть какие-то ограничения в этом деле - скажите.

[Хатуль_мадан]

В том то и дело, логичнее процессором выставлять нужные ток и напряжение (использовать в качестве переменных резисторов), затем в процессе работы только измерять реальные значения и показывать на индикаторе, а вот переход на стабилизацию тока и обратно, поддержание заданных значений, различные защиты это дело аппаратной аналоговой части. Процессор туда вмешиваться не должен, раве что дополнительно выбрать предел входного питающего напряжения (ступени), измерение температуры и если надо включить вентиляцию или снизить порог тока, и только, но не регулировать и поддерживать.

[Liv]

kotyk7
Аналоговая часть должна представлять собой законченный источник с двумя обратными связями - по току и по напряжению. Опорные напряжения формирует процессор. Но петли обратной связи - аналоговые. Иначе у источника будет чудовищная переходная характеристика при нестационарной нагрузке.
Если источник работает в режиме стабилизации напряжения, то можно быть уверенным, что выходное напряжение равно заданному. В этом режиме нужно выводить заданное напряжение и с помощью АЦП измерять и выводить выходной ток. Если же схема источника переключилась в режим стабилизации тока (о чем аналоговая часть должна сообщить процессору посредством специального сигнала), то нужно выводить установленное значение тока и измеренное значение напряжения. В любом случае, показания АЦП используются только для индикации.

[Хатуль_мадан]

...Если источник работает в режиме стабилизации напряжения, то можно быть уверенным, что выходное напряжение равно заданному. В этом режиме нужно выводить заданное напряжение и с помощью АЦП измерять и выводить выходной ток. Если же схема источника переключилась в режим стабилизации тока (о чем аналоговая часть должна сообщить процессору посредством специального сигнала), то нужно выводить установленное значение тока и измеренное значение напряжения. В любом случае, показания АЦП используются только для индикации.

Вот тут согласен частично. Выводить нужно не заданные величины, а измеренные. В режиме установки напряжения мы процессором меняем код и значит подстраиваем выход БП, тут же его меряем и видим что установили (пока без нагрузки), а в работе мы так же будем видеть, как меняется реальное выходное напряжение.
С током ситуация другая, нужно в процессе установки выводить код установленного значения, а уже в работе измерять реальный ток БП и показывать на индикаторе (зачем в работе видеть установленный ток, полезнее наблюдать ток в нагрузке). В этом случае аналоговая часть работает автономно, как и цифровая, на индикаторе видим реальные значения тока и напряжения. Сигнал переключения режима в этом случае тоже не нужен, а процессор работает только на индикацию, не вмешиваясь в регулировки.

[Liv]

Выводить нужно не заданные величины, а измеренные.

Зачем? Если источник находится в режиме стабилизации напряжения, то выходное напряжение не может отличаться от установленного. Как только обратная связь будет не в состоянии поддерживать напряжение, произойдет переход в режим стабилизации тока, о чем процессор узнает по специальному сигналу из аналоговой части. Тогда только нужно начинать выводить измеренное напряжение. То же самое и для тока, но только в режиме стабилизации тока.

а в работе мы так же будем видеть, как меняется реальное выходное напряжение.

Не может оно меняться, если БП работает в режиме стабилизации напряжения.

С током ситуация другая

Ток и напряжение абсолютно равнозначны. И задание, и индикацию нужно делать по одному и тому же алгоритму. С точностью до смены режимов стабилизации напряжения/тока.

в работе измерять реальный ток БП и показывать на индикаторе

Когда БП работает в режиме стабилизации напряжения - да.

аналоговая часть работает автономно, как и цифровая

Абсолютно верно.

на индикаторе видим реальные значения тока и напряжения

Тоже верно.

Сигнал переключения режима в этом случае тоже не нужен

Всегда нужно знать, в каком режиме работает БП. Хотя бы иметь индикацию CV/CC.

процессор работает только на индикацию, не вмешиваясь в регулировки.

Если так, то достаточно собрать внутри БП вольтметр и амперметр на ПВ2/ПВ5 и всё. Но сновная фишка в том, что именно процессор должен задавать ток/напряжение. Сразу становятся доступными такие возможности, как задание с помощью энкодера, прямой ввод с клавиатуры, управление от компьютера, цифровая калибровка. У меня это реализовано так:

[Хатуль_мадан]

Почти все верно, но есть погрешности преобразования, внутреннее сопротивление БП (монтаж, токовое сопротивление и пр.), коэф. передачи заданного значения в цифре к реальному выходному напряжению. Поэтому при установках (теми же кнопками энкодером и прочим...) лучше наблюдать именно напряжение на выходе, а не соответствующий код, преобразованный в индицируемое напряжение. Таким образом повышается точность установки. Тем более при резком скачке тока нагрузки, или переходе на стабилизацию тока, лучше видеть на сколько просело напряжение. А вот с током согласен, нужно показывать именно заданный код, ведь не будешь каждый раз коротить выход чтобы посмотреть уставку. Индикация стабилизации тока или напряжения тоже конечно нужна, но это задача аналоговой части (в нужные участки схемы ставятся резистор со светодиодом), и в процессор ее можно не заводить. Ну а применение МК естественно лучше и оправдано, чем обычных двух АЦП, хотя бы исходя из количества элементов обвязки и усложнения самой схемы, к тому же удобство в работе.

[Liv]

есть погрешности преобразования.

Погрешности преобразования есть и у ЦАП, и у АЦП. Где они будут меньше, еще вопрос.

внутреннее сопротивление БП (монтаж, токовое сопротивление и пр.)

Если точки подключения цепи обратной связи и цепи измерения напряжения совпадают, то эти падения будут одинаково сказываться и на задание напряжения, и на измерение. Токовый шунт должен быть внутри петли ОС, а точка подключения ОС должна быть непосредственно на клеммах. Для мощных источников ОС вообще должна поступать с нагрузки отдельными проводами.

коэф. передачи заданного значения в цифре к реальному выходному напряжению

То же можно сказать и о коэффициенте передачи канала измерения выходного напряжения. Все коэффициенты всё равно нужно калибровать, желательно в цифровом виде.

лучше наблюдать именно напряжение на выходе, а не соответствующий код, преобразованный в индицируемое напряжение. Таким образом повышается точность установки.

Поясните мысль... На самом деле ЦАП на основе ШИМ микроконтроллера имеет большую разрядность, чем встроенный АЦП. Так что точность установки по показаниям АЦП будет хуже. Но это частный случай, в общем случае точность будет одинаковой.

Тем более при резком скачке тока нагрузки, или переходе на стабилизацию тока, лучше видеть на сколько просело напряжение.

Напряжение может просесть только в том случае, если включилась стабилизация тока. А тогда процессор покажет измеренное напряжение, согласно приведенному выше алгоритму.

А вот с током согласен, нужно показывать именно заданный код, ведь не будешь каждый раз коротить выход чтобы посмотреть уставку.

Нет, гораздо интересней видеть реальный потребляемый ток. А коротить выход - такой фокус нужен был только для старых аналоговых источников. В процессорном источнике достаточно войти в режим редактирования ограничения тока, и уставка на дисплее.

Индикация стабилизации тока или напряжения тоже конечно нужна, но это задача аналоговой части (в нужные участки схемы ставятся резистор со светодиодом), и в процессор ее можно не заводить.

Можно индицировать и так.

Ну а применение МК естественно лучше и оправдано, чем обычных двух АЦП, хотя бы исходя из количества элементов обвязки и усложнения самой схемы, к тому же удобство в работе.

Если процессор не будет осуществлять полного управления БП, а будет лишь измерять ток и напряжение, его применение не оправдано. Особенно учитывая то, что встроенный АЦП чаще всего 10 разрядов.

[Хатуль_мадан]

Вообще то у kotyk7 в схеме управление не от ШИМ, а от делителя R-2R с разрядностью 8, к тому же из отдельных резисторов, и утверждение, что АЦП тут проигрывает в точности как-то не верно. Второй положительный момент отображения именно измеренного значения, а не уставки, именно в контроле того, что происходит на выходе БП. Допустим, подключена нагрузка, дающая выбросы и помехи по цепи питания, возбуждение и прочее, но не превышающая максимальный установленный ток, мы так и будем видеть стабильное показание установленного напряжения, а на самом деле что будет на выходе БП можно только догадываться. Поэтому, индикация выхода поможет сразу же распознать проблемы, хотя бы по колебаниям младшего разряда индикатора. Но я не настаиваю, что всем нужно делать именно так. Общие принципы построения схемы ясны, а вот все остальное, что и как отображать и регулировать, это дело изменения программы МК. Что-то мы обсуждаем одно и то же, но разными словами. Ну и каждый делает так, как считает нужным и лучшим для себя. Для меня, даже если МК будет выполнять функции только двух АЦП (что естественно так делать не буду, а по полной использовать МК), уже предпочтительнее: проще схема включения, экономия на стоимости компонентов, универсальность в применении и настройке.

[Liv]

У kotyk7, насколько я понимаю, обратная связь замкнута через процессор. Для этого и применен быстрый R-2R ЦАП, а не медленный (с его фильтром) ШИМ. Именно против такого построения БП я и выступаю. Ибо переходная характеристика будет неудовлетворительной. Я с этим очень намучился в PSpice даже для обычного аналогового БП. Дело в том, что БП должен быть устойчив при любой нагрузке, а это очень сильное ограничение свободы коррекции. В режиме стабилизации тока при емкостной нагрузке так и не удалось добиться красивой переходной.

Что касается роли МК в БП, так это уже стало стандартом, МК осуществляет всё управление. А вот использование его в роли АЦП неоправдано. Та же 572ПВ2 дешевле и точнее, к тому же обеспечивает статическую индикацию. У меня больше всего претензий к АЦП микроконтроллера. Хочется индицировать выходной ток с разрешением 1 мА, но с АЦП 10 бит это возможно только до 1 А. Подумываю поставить внешний АЦП, но это очень дорого.

[Хатуль_мадан]

Нет, там обратная связь по напряжению, как положено на ОУ. И применение быстрого ЦАП нужно было для отслеживания перегрузок по току.
А если "...Хочется индицировать выходной ток с разрешением 1 мА, но с АЦП 10 бит это возможно только до 1 А..." то можно не только ставить АЦП с бОльшим разрешением, а так же изменять коэф. усиления в цепи измерения тока. Вряд ли вам интересна точность до 1мА при токах выше 1А, и наоборот, если ток менее 1А то и предел нужно переключить на более растянутый. Вот например так:

[kotyk7]

Я снова в теме.
Ух-х-х какую дискусию затеяли..., я так читал, аж с упоением (мне хорошо я вошел в форум вечером и читал все сразу одно за другим и нить размышлений не терялась, а вот мыслей появилось много все и неупомниш).
Итак попробую обьяснится без ссылок.
1. Мной действительно и изначально задумывалось использования процессора для измерения именно реальных выходных параметров (наверное так подсказывает мне моя практика) Итак, в моем варианте я стремлюсь иметь реальные показания напряжения и тока под нагрузкой, что бы не случилось, хоть град, хоть дождь, хоть КЗ. (совершенно верно, что использованние МК только для этого - это не оправдано по извесных и указаных Вами причинах. Согласен.)
Посему на МК положена еще задача выдача - управление ЦАП - звено стабилизатора выходного напряжения. Плюс заведена обратная связь - контроль выходного тока. И пока все. На нее я возложил единственную задачу - уберечь регулируемые элемменты от перегорания. Сначала по задумке было два варианта реакции защиты: 1.Быстрый с выдачей управляемого сигнала на ключ в цепи минуса (на мощном полевике) при достиженни тока в цепи порядка 5А (разрыв цепи нагрузки) и 2. Медленный (усреднялись значения реального тока и при достижении критического значения) - выдавалась команда выключения порта на котором "сидит" ЦАП, что заставляло систему регулировки напряжения закрыть регулируемый транзистор до нуля. Тем самым функционировали две паралельные системы защиты блока питания от перегрузки.
По правде сказать, вся эта кутерьма была затеяна от незнания как к уже провереной аналоговой системе управления напряжением "прицепить" систему стабилизации тока. Поэтому я и обратился на форум в надежде найти помощь в этой затее.
Но мне сразу сообщили/озадачили,что быстродействие процессора может быть недостаточным при реакции на КЗ и мощный транзистор может "улететь" быстрее чем отработает программу защиты процессор.
Не имея ни подтверждения и опровержения этой сентенции, меня "повело" в крайности и я выбросил ключ на полевике который по идее "быстроходнее" реле. В надежде придумать аналоговую защиту не связанную из Мегой, скажем обычный электронный предохранитель на входе или выходе, выставленный на критическую величину тока. Да применил быстрый R-2R ЦАП чтобы как можно быстей "опустить" напряжение на выходе.
С пониманием читал Вашы высказывания и кажется я опять утвердился, что все мои проблемы от неумения ввести в цепь регулятора стабилизацию выходного тока. Тогда бы мне не пришлось так изгалятся.
Самое главное что аналоговуою часть я еще не "сваял" и могу себе позволить любые варианты. Подскажите братцы, что делать.

Р.S. мистер, Хатуль_мадан, Ваш вариант растянутой шкалы амперметра мне очень понравился, попробую использовать.

[Liv]

Хатуль_маданЯ понимаю, как переключать шкалу АЦП. Но это лишняя головная боль. Во-первых, требуется дополнительная обвязка (делители и ключи). Во-вторых, все диапазоны нужно калибровать отдельно, это дополнительный кусок софта и дополнительная процедура для пользователя. В-третьих, ток нагрузки может меняться в полном диапазоне при любом выходном напряжении БП. Поэтому придется делать автоматическое переключение пределов, что тоже дополнительный софт. Внешний 12-разрядный АЦП (например, AD7896 или MCP3201) сразу решает все эти проблемы.

kotyk7Извините, выходит, я невнимательно рассмотрел Вашу схему. Если петля обратной связи по напряжению аналоговая, то логично добавить вторую такую же петлю по току. Сделать это очень просто. Берёте 2 усилителя ошибки. Подаете на них опорные напряжения (уставки) для напряжения и тока соответственно. На второй вход - выходное напряжение БП, снятое с делителя и выходной ток, снятый с шунта соответственно. Осталось просуммировать выходы усилителей. В простейшем случае вопрос решают 2 диода. Но можно применить транзисторы. В сети полно подобных схем, например, 2334_bp_big.JPG.

В линейном режиме всегда работает только один усилитель ошибки. И тут возникает проблема, что при переходе VC/CC и обратно появляются выбросы. Это связано с длительным процессом выхода второго усилителя из насыщения. Хотя, конечно, с программной обработкой перегрузки по току времена не сравнить - речь идет о микросекундах. Я решил эту проблему, добавив следящие ограничители. В целом у меня схема (PAGE2.pdf) несколько сложнее (пока это только модель), потому что я еще разбил выходной каскад на несколько уровней, чтобы зря не рассеивать тепло. Также добавил down-programmer (транзистор M6). Схема в конечном варианте упростится, но пока она меня не очень устраивает по переходным процессам. И ток склоняюсь снять с помощью AD8211.

[kotyk7]

Прочитал последний пост Mr.Liv, и кажется все понял.
Итак, по порядку:
1. Сделать мне управляемый стабилизатор тока на моем варианте схемы не получится по простой банальной причине - нужен еще один ЦАП для управления током, а на Меге больше свободного порта нет!!!!. Все индикаторы "заграбастали".
2. Вариант запустить шину SPI с управляемыми ЦАП на микросхемах, ан- нет - уже недавно спрашивал о них на месном "рынке добрых услуг" - нету и не проси и не ищи. Тоесть тупичок конкретный (да и говорят дорогие они "не подетски").
Итого наверное пока остановлюсь на том что есть - управление напряжением и контроль КЗ с индикацией тока нагрузки.
Осталось только выяснить так всетаки быстродействия проца достаточно чтобы отключть КЗ или нет?!