Имульсный ЛБП на основе Atmega8

[ARV]

конечно, регулятора без забросов/провалов при скачках нагрузки нет и быть не может в силу самого принципа регулирования по сигналу ошибки, т.е. по сигналу разности между заданным и фактическим значением.

но все соображения я уже изложил. размер индуктивности ни на что, с точки зрения управления, не влияет в лучшую сторону! чем меньше индуктивность и выше частота, тем меньше времени на раздумья, тем дальше уйдет процесс при длительных вычислениях! DSP - это, конечно, вариант, но снова в который раз вопрошаю: где разумная целесообразность?! на DSP сделать ШИМ-регулятор с любой характеристикой (см. ТАУ) лишь вопрос владения дифференциальным математическим аппаратом, и не более. а вот схемотехнически включить DSP в состав настольного лабораторного блока питания - это явный перегиб. и к теме AVR не имеет отношения от слова вообще.

Добавлено after 5 minutes 9 seconds:
попробую еще раз на пальцах.

поскольку в БП работает обратная связь, колебательный процесс на его выходе при скачках нагрузки/питания зависит от того, будет эта ОС положительной или отрицательной, иначе говоря, от задержки цифрового канала регулирования. если задержка станет слишком велика, ООС превратится в ПОС, и вместо стабилизатора получится генератор. ну а задержка - это и есть то самое, о чем я говорил: чем короче период ШИМ (выше частота), тем меньше эта задержка. поскольку повлиять на скорость работы АЦП и ядра МК нет никакой возможности, повышая частоту ШИМ мы неизбежно УХУДШАЕМ ситуацию.

Добавлено after 2 minutes 48 seconds:
повторяю: поскольку я не силён в математике, я просто моделировал поведение ШИМ-регулятора на атмеге8 в протеусе. на частоте до 1 кГц (и колоссальной индуктивности) регулятор работает просто идеально, почти как аналоговый линейник (пульсации, правда, чуть больше, но среднее значение стабилизируется шикарно). а чем выше частота, тем страшнее...

[Dimon456]

один только 30V 10A трансформатор на 50Гц выглядит интересно.

А часто вам нужно 30В и 10А? И для чего, пример приведите?

А ежели до 1V 10A

Хорошо. Пусть по вашему будет.

А я поставлю галетник, и сделаю отводы, пусть даже в ручную переключать буду, 10+10+10, или 15+15. Пойдет так?

Другой вариант, к примеру такого рода, ТС-180, выходные обмотки можно коммутировать как параллельно так и последовательно.
В большинстве случаев нужен ТС-40 ТС-60.

Усилитель Вега 50У-122С вы все равно не сможете зацепить как за тот так и за этот.

Но если исходить из вашего предложения, то ТЛ494 и пуш-пул:
- ТЛ494 так как она распространенная
- пуш-пул всяко лучше в отношении кз
- но даже если и ключи вылетели, то на выходе вы не сожгли дорогостоящее оборудование
- пуш-пул как вверх так и вниз сможет изменять напряжение от входного, без всякой переделки, если один к одному намотать.

[iddqd]

Размер индуктивности влияет на "кирпичность", стоимость и распостраненность. Нечто на много микрогенри и >10А непопулярно, фиг найдешь. А если и - цена?! Самому мотать - специфичный опыт, на тему "как делать не надо". Туда же и линейник на 300 ваттов тепла.

тем дальше уйдет процесс при длительных вычислениях!

А как насчет попытки анализа процесса и к чему ведут вариации?
- можно вливать энергию крупно, но редко, контролируя каждую пачку
- можно в N раз чаще, в N раз более мелкими пачками, контролируя раз в N пачек.

Чем максимальная ошибка определяется? Допустим система была в устойчивом состоянии, поток энергии. А теперь сняли нагрузку. Максимальное изменение вольтажа определится "лишней" энергией в конденсаторы фильтра до того как регулировка заметит. Поскольку в обоих случаях поток энергии за 1 "крупный" цикл одинаков, время реакции оданиковое, наихучший сценарий промаха вроде тоже одинаковый. Заметьте, алгоритм управления в этом соображении не присутствует. Но если он в обоих случаях одинаковый - откуда отличие, кроме того что новое состояние - N мелкими ступеньками вместо 1 большой?

Во втором случае за цикл вольтаж меняется меньше - нет энергии для большого изменения. Более того, у чипов ИИП реакция на фидбэк сильно медленнее 1 цикла коммутации в типовом варианте, т.е. что-то наподобие но "менее дискретизировано". С быстрым PWM можно несколько циклов коммутации прощелкать вместо 1 до того как результат станет сравним по вольтажу ошибки. Единственное отличие которое я вижу - для хранения большой порции энергии надо БОЛЬШУЮ катушку. А вы думаете, чего на мегагерцы все лезут?

Насчет питальников - там чуть сложнее, есть gain, есть bandwidth и есть сдвиг фазы сигнала. Колебания вознимают когда сдвиг фазы правильный и gain все еще 1 или более. Чтобы на это не нарваться, bandwidth искусственно зарезают относительно рабочей частоты. А с колоссальной индуктивностью вы случайно не subharmonic oscillation смоделировали? А то в такой ситуации и аппаратные чипы, допустим, в CCM flyback отлично дуреют - эффекта от изменения за цикл не видно! Наоборот, выглядит как будто не хватило. Чип еще подкручивает. Наконец через несколько циклов доходит. Начинается перекос в обратную сторону. В целом осциллирует на 1/N рабочей частоты. В даташитах более подробно разрисовано как так может выйти что при увеличении D эффект сначала противоположный, и рассказано как это компенсировать (btw, убив скорость регулирвоания и забыв про поцикловую точность).

p.s. я к сожалению не силен в атмелах, пользовался много лет назад и половину забыл а stm'ы съели мой мозг. Поэтому я могу быть не вполне объективен в прикидке взаимодействия их железок и скорости этого.

[Dimon456]

Ну вот, опять все не так, да всё не эдак.

Постепенно от обыкновенного лабораторного источника питания подошли к "гиперболоиду".

Универсального ни чего нет, если мне нужно 30В 10А я достаю с полки блок питания чем атомобиль заводят.
Если мне нужно 48В 200А, есть сварочный инвертор.
А если мне нужно 12В 1А, мне что собирать ваше "гиперболоид"?

И еще, уважаемый iddqd, 30В 10А, а какое входное напряжение должно быть для такого регулятора?

[ARV]

stm'ы съели мой мозг

жаль

А как насчет попытки анализа процесса и к чему ведут вариации?
- можно вливать энергию крупно, но редко, контролируя каждую пачку
- можно в N раз чаще, в N раз более мелкими пачками, контролируя раз в N пачек.

рекомендую пройти по моему пути - смоделируйте в протеусе, раз на слово не верите. мы с одним коллегой пытались компенсировать низкую разрядность ШИМа AVR плавающей частотой (джиттер разрядности ШИМ), но в итоге результат был не фонтан: как рассчитать индуктивность, если частота не постоянна?! как рассчитать фильтр, если частота плавает?

имхо, самый простой и полезный вариант использования AVR в блоках питания, это управлять им аналоговыми регуляторами и отображать значения на индикаторе. подобных проектов в сети чуть меньше, чем блох на Тузике, и делать еще один смысла нет. я сам это делал, и даже тут на Радиокоте есть моя статья на эту тему.

можно еще на двухступенчатом преобразователе при помощи МК рулить "предварительным" импульсным регулятором , оставляя точное поддержание заданных параметров за аналоговым регулятором. крайний вариант этого - рулить диодным мостом при помощи МК, обеспечивая минимальное падение на аналоговом стабе при низких напряжениях. такого рода конструкции (без МК еще) известны мне с публикаций в Радио где-то в 70-80 годы прошлого века...

[Dimon456]

Ну дык что, господа, инженеры, где ваш "гиперболоид"?
Кто положит специализированный чип, зарекомендовавший себя за много лет, и использующийся по сей день, дедушку, ТЛ494, на лопатки?

А то ТС да же как-то и растерялся, вы бы хоть объяснили ему на что влияет частота ШИМ?
Какие габариты колечка нужны для 30В 10А?
А самое главное какое входное напряжение должно быть подано на это колечко для достижения цели, 30В 10А?

Не, я не спорю, у китайцев есть готовое, RD6012, можно приобрести, знаете на чем собрано?, TL594 + STM32F103RCT6.

[Kot_v_Nebesax]

Значит мы идею с step-down кидаем в помойку. Берём и бахаем обычный шим и всё. Потому что не чипов с 3 компаратарами не stm32 нет. Хотя как сказать есть у меня стм32 но не хочу париться с ней, как по мне проще намного забить болт и сделать простой шим на 8 полевиках apm4010 включённых паралельно. Вопрос можно ли их юзать и ставить такое количество в паралель?

Добавлено after 1 minute 33 seconds:
Либо берём крутой lm2596 стави на выход несколько полевиков, ищем цап для лм-ки и забиваем так сказать болт. Что посоветуете господа. По факту уже все платы разведены и схемы отрисованны.

Добавлено after 7 minutes 46 seconds:
Вот схемки.

[Dimon456]

А по факту:
- на вывод AREF вешаем ТЛ431, выставляем на нем напряжение либо 2,560 В (с точностью до третьего знака) - значит максимум будет 25,60В с шагом 0,025В
-либо поднимаем на нем напряжение до 5,120В - максимум 51,20В с шагом 0,05В.
--- не люблю дробные значения.

- не понятно какой токовый датчик, но самый оптимальный вариант - это токовый резистор, не понравились эти с датчиком холла,
а значит рядом с токовым резистором садим ЛМ358(только половинку, вторую - на общий) (не нравится, можете инструментальный взять боксов за 10, ха ха), К усиления не боле 10, мало - ставим вторую, проблему с началом смещения ОУ решаем путем подачи отрицательного питания -1,5В, достаточно.

- ЦАП, ну хотите ЦАП, ШИМ, прям рядом с МК садим цепь rc+rc + резистор на 100кОм на общий + ЛМ358 в качестве буферного усилителя (не забываем про отрицательное питание -1,5В), можно использовать обе половинки.
--- здесь уж как получилось разрядность, увы атмега не обладает такими возможностями как stm32, у меня на stm32 получилось 3000 там с копейками, а уж сколько там разрядность бит можете сами там на калькуляторе проверить забить число к примеру 3068, вроде как ШИМ 16кГц, в итоге шаг регулировки с точность 0,01 В, а максимум 30,68В. В меню в настройках пунктик сделан, выкручиваю ШИМ на максимум, и замеряю с точность до 3 знака на лм358 и тут же оперативно подгоняю это число 3068 то что прибор показывает, в реальном режиме тут же частота ШИМ меняется и изменяется максимальное напряжение, где-то так, благодаря это регулировке я точно попадаю в шаг 0,01В. И нормальная стабильность получается, учитывая что МК тактируется от встроенной рс-цепи, которая довольно шумная.

Еще раз хочу сказать, с помощью МК задается опорное напряжение, а компараторы (ЛМ358) выполняют всю стабилизацию, трансформатор ТС-60 с галетником, в качестве управляющего элемента линейный усилитель, в качестве диодного моста - диоды шотки, не нравится, делайте по своему.

А дальше, как хотите, здесь уже много высказались.

Хотя во всем этом смысла нет, просто пиар, можно было бы обойтись крутилками "грубо" "точно" и циферблаты стрелочные поставить. Толку от этого - ноль.

[Kot_v_Nebesax]

По факту, я забил на step down. На выходе в паралель 8 полевиков и через раскачивающие транзисторы и всё. Не буду заморачиваться с этим step down. Хочу что бы не было этого. Вообщем спасибо за советы. А вот с tl431 я точно буду вешать на aref. Так спасиб сказал. Ах да, я отпишусь когда всё сделаю.

[iddqd]

1) 30V 10A хотел автор топика. Логично что входное должно быть выше чем это, если это - stepdown.
2) С галетником и проч - станет лучше, конечно, но все-равно 10A линейником - злобновато, увы.
3) Размер "колечка" (феррита, ... ) обратно пропорционален рабочей частоте. И на 15 кГц это будет не фонтан.
4) Полевики в линейном режиме и их параллелизм - штука довольно отдельная. Такая конструкция может скончаться через некоторое время. Мощные полевики не созданы для работы в линейном режиме, при этом большой вопрос будет ли распределяться равномерно ток по кристаллу и выше ли Vgs чем inflection или ниже. Если ниже - есть риск кончины, потому что более низкоомные ячейки полевика (и более сами более низкоомные полевики) - возьмут на себя больше тока, дополнительно нагреются, возьмут еще больше тока в этом направлении, и ... суммарный рейтинг по току связки в линейном режиме и близко не пропорционален числу транзисторов, и вообще, эффект от дополнительных транзисторов может быть сильно меньше ожиданий. Т.е. это тоже в общем то пример того как делать не стоит. Почему оно может быть вот так - расписано в всяких умных апнотах производителей полевиков. Это вольный пересказ раздела из NXPшного.

p.s. для ARV, насчет съедания мозга stm'ами ни разу не пожалел, очень прикольные штуки, не зря даташиты курил. А до того как подрываться моделировать надо понимать насколько прога соответствует реальности и что и зачем моделируется. С вашими параметрами мне кажется что вы смоделировали эффекты описанные в каждом втором шите на хардварные чипы. У вас duty случайно не был более 50%, когда чудеса с особой жестокостью начинались? А что до счета индуктивности, она и от тока еще зависит. Вам придется жить в неидеальном мире, если именно от 0 до 10 ампер на выход хотеть. Некоторым БП минимальная нагрузка требуется на этой почве - аппаратные чипы не особо умны, не всегда хорошо относятся к переходу CCM <-> DCM, D>50% и проч. А при такой постановке вопроса это все же будет. А 2-ступенчатая штука по своему забавно придумана, может прощать некоторые промахи.

[ARV]

Лично мне все это до фени, БП готовый у меня есть, 10А до 30В, далее ток снижается линейно вплоть до 70В 4А, регулировка цифровая, индикация на ЖКИ, и ничего другого мне не надо.

Добавлено after 4 minutes 17 seconds:
По поводу ячеек мосфетов чушь полная написана, полное незнание предмета. Мосфет и его ячейки при нагреве увеличивают сопротивление, т.е. не больше тока берут, а наоборот меньше. Таким образом, ток по ячейкам кристалла автоматически распределяется оптимальным образом. То же самое и при параллельном соединении отдельных транзисторов: если обеспечить качественный общий теплоотвод и мощные (желательно раздельные) драйверы затворов, то все это будет отлично и очень долго работать.

[iddqd]

Мосфет и его ячейки при нагреве увеличивают сопротивление, т.е. не больше тока берут, а наоборот меньше.

Да ща! Смотрим на графики Idrain vs Vgs и вариацию этого добра от температуры, главное! И что такое inflection point на том графике, где кривые Idrain (Vgs) для разных температур пересекаются.

Написанное верно только для вольтажа Vgs выше этого inflection point, там именно так. Ниже - ровно наоборот. В этой точке сопротивление одинаково при всех температурах. Этим она и интересна. В ключевых схемах полевик пропускает ток будучи ниже вольтажа inflection только очень короткое время, перегреться там ничего не успевает и это вообще не проблема. Но в линейной схеме можно осесть на этом участке постоянно, смотря сколько вольтажа пытаться на FET дропнуть и какой Vgs этому соответствовал, и было ли это выше или ниже inflection. И вот там, ниже той точки, по мере роста температуры threshold ... снижается, ток повышается. Опачки! Но если вы настаиваете на полном незнании предмета, могу и полный гайд от NXP заатачить, с расписыванием failure modes и спецификой линейного режима. И даже конкретный раздел покажу, чего уж. Но луче по хорошему загуглите кто такой inflection point и признайте ошибки. Вроде не глупый же человек.

Эта проблема касается и ячеек, и параллельного соединения - и специфична для именно линейных схем, которые могут не покидать проблемный участок рабочей характеристики значительное время. И нет, дело не в драйверах затвора, дело в Vgs меньше чем inflection point. В линейной схеме это вполне возможное состояние дел. В этом случае балансировки тока не случится, ровно наоборот.

[ARV]

При чем тут линейные режимы, где вы их в импульсных преобразователях видели?! Или просто поговорить охота?

[Dimon456]

Ни знаю как там дела с полевиками обстоят, но вот вам линейник на 50В 10А, там схема есть, раз делают и продают, значит работает.

Для начало стоило бы начать с самого главного, трансформатор:
1 вариант, 50Гц, 30В 10А 300Вт, что бы обеспечить уровень пульсаций в 1% потребуется кондерчик в 0,1 Фарада, не знаю что нужно что бы зарядить этот кондерчик, конечно можно применить LC-фильтры.
2 вариант, электронный трансформатор, к электронному трансу городить линейный стабилизатор ... для чего?

Ну не нравится мне ваш stepdown, пробило в вашем stepdown ключевой полевик и на выход пошла вся напруга которая есть, и что там с подключенной нагрузкой стало? Упало по какой-то причине входная напруга ниже выходной и ваш полевик стал как линейник работать, по этой причине LM и прочие подобные выходят из строя, пуская на выход все что со входа идет. Я бы к этому stepdown дороже лампочки ни чего бы не стал подключать, тем более при приличном токе.
Линейник сюда же, но этот хоть от жары расплавится, можно вентилятор поставить, может на дольше хватит.

Придется чисто ради интереса, попробовать собрать этот пуш-пул на ТЛ494, как вверх так и вниз можно будет регулировать. Вот чем мне пуш-пул нравится: пробило ключевой полевик, да пусть хоть разнесет в дребезги, генерация в трансе исчезла - на выходе полный 0, нагрузка цела осталась. Да же всплеска не будет, как при stepdown. stepdown надо грамотно выключать, реле ставит на выход или еще что.

[iddqd]

При чем тут линейные режимы, где вы их в импульсных преобразователях видели?! Или просто поговорить охота?

При том что чел написал что он забил на buck? Я так понял что он линейник на куче полевиков стал делать. Ну и предупредил что силовые полевики в линейном режиме - специфичная штука, не для того они изначально. В ключевом то режиме пожалуйста, покуда напряжение на затворе в включеном состоянии выше inflection. Это соображение заставляет любителей схем с низковольтным питанием быть разборчивыми в полевиках, даже в ключевом режиме, кстати говоря. Любителям авр с этим попроще: inflection обычно ниже 5V у логических. А вот ниже ли чем 3.3V - уже не праздный вопрос, даташит смотреть требуется. Или городить что-то дополнительно, чтобы Vgs был более удобоваримый.

А так вон там кто-то откопал некропост рядом - вообще на attiny сделано. Было бы интересно послушать автора той штуки на предмет фейерверков и вообще, у него там все же полумост, который бабахнуть достаточно реально если что-то сделать со стороны мк не так. Интересно, как у него практический опыт фейерверков?

[Kot_v_Nebesax]

[uquote="iddqd",url="/forum/viewtopic.php?p=3937723#p3937723"]

При чем тут линейные режимы, где вы их в импульсных преобразователях видели?! Или просто поговорить охота?

При том что чел написал что он забил на buck? Я так понял что он линейник на куче полевиков стал делать.[/uquote]
Мда... Не думал что найдутся люди, которые подумают насчёт того что, кто-то включит силовые полевики. А о том, что вы там подумали, мне до одного места. Если тема идёт проимпульсные схемы, зачем вставлять своё про линейны???? Просто реально не к месту. Я никогда не использовал мощные полевики в линейном режиме. Я буду делать банальный ШИМ регулятор и всё.

Добавлено after 15 minutes 34 seconds:
Я хочу вам одно сказать. Что в кой-то веки МК будут рулить всем, потому что куда проще написать программу чем городить схему размером с лист ватмана. А что не так со стороны МК, все современные мк имеют защиту от пониденного напряжения пттания, так что МК отключится, а вот ваша TL, хоба накрыло её или какая либо мк ввшла из строя, подала не такой сигнал, тл стала делать не нормальную генерацию и на выходе появилось очень высокое напряжение и всё тюлю.А делать пуш-пулл из-за боязни, ой да пробьёт вообще кабзда настанет, нет смысла. Потому что любой источник питания имеет свои недостатки, я не вижу смысла этого бояться. В первую очередь, микроконтроллер имеет сторожевой таймер, который способен в нужный момент отключить мк или перевести его в перезагрузку. Далее мк ввполняеет все команды последовательно. Феерверки появятся только у такого разработчика, который не тестирует схему ослом, а если всё провериь, проверить все защиты, вот тогда балдеем и собираем дальше схему. А это боятся, типо, ой вдруг он не так что-то запустит. Запомните, когда-то аналоговая электроника уйдёт и останется в старых мохнатых годиках. Практически все устройства, что я собирал на мк, работают по сей день и проработают ещё 10 лет и ничего им не станет.Повторюсь, никто здесь не собирался зпгонять полевики в линейный режим. И ещё, хочу сказать, что если полевики паралелятся, то обязательно они из одной партии и одного наименования. Да кстати, можно посмотреть на графики об этих транзисторах. И можно блин пончть, что без разницы упадёт напряжение на входе или нет, он, как работал в импулбсном режиме
Так и будет работать. Ему фиолетово, ему на gate приходить меандр, он открывается и закрывается, а о линейном режиме вообще видимо взято из потолка.

[oleg110592]

может пригодится практически готовое, чуть подрезать (в наших ларьках такие платки есть)
https://github.com/TG9541/stm8ef/wiki/Board-CN2596
mosfet к LM2596 тоже цепляют

[Dimon456]

А что не так со стороны МК

Опыт, практика.

все современные мк имеют защиту от пониденного напряжения пттания

Учитывая что у вас на выходе 78D05 1000мкФ, может это ошибка. Вам эта защита ни как не поможет.

выходе появилось очень высокое напряжение и всё тюлю

Я не встречал компы, где после взрыва источника питания источник питания тащил за собой еще и материнку. Но, как вариант, от таких нюансов ни кто не застрахован.

В первую очередь, микроконтроллер имеет сторожевой таймер, который способен в нужный момент отключить мк или перевести его в перезагрузку.

Да, чем дальше тем становится интересней.

Далее мк ввполняеет все команды последовательно.

Куда же без этого, знаете, а еще прерывания есть, не дай ... сработает и последовательность нарушится.

Феерверки появятся только у такого разработчика

Естественно, то ли аппаратная стабилизация, то ли программная, да еще в среде АрдуиноИДЕ.

Запомните, когда-то аналоговая электроника уйдёт и останется в старых мохнатых годиках.

Да когда же это наступит?

Повторюсь, никто здесь не собирался зпгонять полевики в линейный режим.

Смотря какие полевики, есть которые в линейный режим сами залазят.

А так у вас отличный настрой.

[ARV]

примерно неделю назад на Радиолоцмане проскакивала статья о преобразователе на микроконтроллере...
во-первых, там STM32
во-вторых, преобразователь 10 кВт
в-третьих, там стабилизация переменки... но это уже не важно
судя по статье, схема преобразователя там на формат А0 плотным чертежом а по описанию программы/алгоритма, я сделал вывод, что с этим у разработчика большие проблемы, решаемые с большим с трудом. и это не смотря на 72 мегагерца тактовой.

так что в общем виде на 8-й меге задача не решаема, хотя в некоторых частных случаях можно чего-то добиться и на ней.

[Dimon456]

Если говорить о step-down то здесь нужно хотя бы минимум иметь 150кГц.
В меге8 всего один таймер у которого есть регистр ICR, с помощью которого можно вытащить ШИМ на более высокую частоту путем уменьшения разрядности. Уже при 7 битах и при тактовой 20МГц получается 156кГц.
Только напряжение задавать не чем, всего один таймер 16 битный, и тот использовали, остальные 2 8-битные и не имеющие этого регистра ICR.

Так бы мегу128, там 2 16-битных таймера с регистрами ICR.

Теперь о пуш-пул, к сожалению мега не может сдвинуть второй ШИМ относительно первого на 90 градусов.
STM32, да же F030, может сдвинуть второй ШИМ относительно первого на 90 градусов.
В комповых БП на ТЛ494 тактовая 40кГц, при пуш-пул 20кГц.
У F030 при тактовой частоте 48МГц, при 11 битах получается 23кГц, половина диапазона для использования пуш-пул это уже 10бит.

Ну а при step-down можно вытянуть для 8 бит уже частоту 188кГц. Это так - для сравнения.

Пусть пробует.