Denetime Zeka Katma

Microchip Technology, tutarlı bir şekilde güç ayarı gerektirmeyen, aslında basit bir akım/gerilim kaynağı veya daha sofistike ve optimize bir çözüm olan entegre elektronik tarafından ele alınan az miktarda uygulama olduğunu söylüyor. Ancak, her düzeyde verimliliğe yönelik artan bir ilgi nedeniyle yalınlığı bazı zeka biçimlerini içerecek şekilde sunmak yaygın hale geliyor. Herhangi bir cihaz artık , az bir çabayla, maksimum güç takibi, geliştirilmiş batarya şarjı, çevreye duyarlı ayarlar ve gelişmiş hata toleransı gibi daha ileri düzeyde özellikleri içerebilmekte iken, nispeten daha basit denetim algoritması bile düşük güç tüketimi gibi performans faydalarını sunabilir. Bu, en küçük cihaz bile artık makine ve insan arayüzleri sağlamakla birlikte karmaşık algoritmaları yürütecek yeterli güce sahipken, düşük maliyetli mikro denetleyiciler için mükemmel bir senaryodur. SMBus, LIN veya Ethernet gibi bazı standart iletişim arabirim biçimine uyum yeteneği ayrı bir değer seviyesi katar.

Risk ve Kazanç

Gücü daha akıllı yapmanın 'düşük riskli' bir yöntemi, basit bir şekilde, bir MCU kullanarak besleme kaynağını izlemek ve bazı iletişim arabirim biçimi üzerinden ölçtüğü parametreleri rölelerle bir geri-sisteme iletmektir. Bu yaklaşım, genellikle gerilim, akım ve hatta sıcaklığın algılanması için bazı yöntemlerin ilavesi ile sınırlı olmak üzere, en az ek bileşen ve tasarım çabası gerektirir. Görev döngüsü veya besleme frekansı gibi diğer parametreleri izleme, gerilim seviyeleri dahil güce özgü özellikler üzerinde daha sofistike denetim sağlayacaktır.

Kritik parametreleri ölçme yoluyla alınan kararlara dayalı bir işlevselliği değiştirme yöntemi sunan bir dizi Anahtarlamalı Modlu Güç Kaynağı ASSP'ler mevcuttur. Bu verimliliği artırmak için basit bir yol sunar ve geniş bir yelpazede mikro denetleyiciler tarafından işlenebilir bir görevdir; seri arabirimler etkin bir şekilde bir MCU'nun izlenen parametrelere dayalı güç kaynağının işlevselliğini değiştirmesini sağlar.

Bu yaklaşımın bir başka yararı, güç kaynağının kendisi SMPS ASSP'nin kontrolü altında kalır ki bu tasarım ekibinin değişiklik için mevcut parametreleri ve onun etkisini anlamanın ötesinde herhangi özel bir güç kaynağı tasarımı bilgisine sahip olması gerekmediği anlamına gelir; temel denetim teorisi SMPS mühendisinin bilgi alanında (domain) kalır.

Uygulama eğiliminin - potansiyel bir maliyet tasarrufu da sağlayan - bir sonraki adımı, SMPS ASSP ve MCU işlevselliğini tek bir cihaza entegre etmektir. Bunun hızlı bir örnekleme ADC'sine birebir entegre yüksek performanslı bir MCU içinde gerçekleştirilmesi giderek daha mümkün olmaktadır; tamamen dijital, tüm yazılımın içe yerleştirilmesini sağlayan bir yaklaşım. Şüphesiz, bu yaklaşım daha fazla SMPS tasarım uzmanlığı ihtiyacını doğurur ve genel performansı MCU'nun ne kadar işleme gücü sunabildiği ile ilgili olacaktır (genellikle sistem düzeyinde güç gereksinimleri ile sınırlıdır).

Melez yaklaşım

Yukarıda açıklanan iki senaryo arasında ortak nokta, bazılarının melez yaklaşım dediği şeydir. Bu durumda, gerekli analog çevre birimlerini entegre eden karma bir sinyal denetleyicisi yine tamamen entegredir ve PIC16F753 bu tür bir cihazdır. Bu cihaz, 14-pinli tek bir MCU içinde bir işlemsel amplifikatör, eğim kompansatörü, DAC, karşılaştırıcılar ve PWM denetleyicisini içermektedir.Çevre birimlerinin her biri, onları çok sayıda akım modlu güç kaynakları oluşturmak için çeşitli şekillerde kombine etmeyi sağlayacak biçimde programlanabilir. Bunlar yazılım tarafından kontrol edildiklerinden, yapılandırma değişen güç kaynağı koşullarına uyumunu sağlayacak şekilde dinamiktir. Bu, bekleme modunda basit bir cihaz yazılımlı ileri besleme regülatörü ile bir histeretik denetleyici olarak çalışacak şekilde yapılandırılmış cihazı görebiliyordu, ama daha fazla güç talep edildiğinde besleme kaynağının farklı bir işletim frekansında sürekli akım modu için hızlıca yeniden yapılandırılmasına izin veriyordu. Besleme kaynağının denetimi tamamen MCU içinde bulunduğundan, hem tasarımı sadeleştirilme hem de bileşen sayısını azaltmaya ek faydası bulunan tasarım döngüsüne daha sonra eklenecek ilave bileşenlere gerek yoktur. Ayrıca, iletişim ve akıllı arayüz, güç kaynağı mühendislik ekibi tarafından geliştirilebilir ve doğrulanabilir iken, çözüm tamamen entegre olduğundan cihaz yazılımı önemli ölçüde tasarım sürecini değiştirmeden tüm güç kaynağı parametrelerinin görünürlüğüne sahiptir.

PIC16F753 bazlı tipik bir güç kaynağı, Şekil 1 'de gösterilmiştir; uygulamaların çoğu ortak bir SMPS yapılandırmasının küçük varyasyonlarıdır. CCP programlanabilir bir frekans yükselen kenarı üretmek için yapılandırılmışken, Tamamlayıcı Çıkış Jeneratörü, yükselen ve düşen girişlerden programlanabilir bir kullanılmayan bantlı bir tamamlayıcı çıkış üretir.

Karşılaştırıcı, C1, akım eğim kompansatörünün çıkışını aştığında düşen kenar üretir. CCP ve C1, boost, flyback ve Sepic gibi bazı topolojiler tarafından gerekli olan maksimum bir görev döngüsü oluşturmak için kombine edilebilir. İşlemsel amplifikatör, OPA, geri besleme ve kompanzasyon sağlamak için kullanılırken, DAC Op Amp'ın referansını sağlamak için kullanılır (Eğer programlanabilir seviyeler gerekli değilse, aynı zamanda Sabit Gerilim Referansı, FVR da kullanılabilir). Eğim kompansatörü, karşılaştırıcılar veya COG ile sıfırlanabilir, ve önceden şarjlı bir kapasitörü sönümlemek için programlanabilir bir akım alıcısı kullanır (bu durumda, şarj seviyesi OPA ile ayarlanır).

Bu nispeten basit bir yapılandırmadır ve Şekil 2 onun bir LED dizgesinde akımı düzenleyen bir boost kaynağı olarak çalışan bir örneğini göstermektedir. Şekil 3a ile Şekil 3c arasında verilen akış şemaları, bir dizi uygulamayı amaçlamasına imkan sağlayarak yapılandırıldıktan hemen sonra eklenebilir zeka seviyelerini betimler.

Sonuç

Bir güç kaynağına zeka katılmasının geniş kapsamlı faydaları vardır ve ya sade bir şekilde bir MCU ekleyerek ya da daha kapsamlı bir şekilde sofistike tek çipli bir SMPS oluşturmak için gerekli tüm performans ve çevre birimlerini entegre eden yüksek performanslı bir dsPIC veya karma sinyalli bir MCU gibi daha yetenekli, tamamen entegre bir çözüm kullanarak elde edilebilir. Nasıl teslim edilirse edilsin, beklenildiği gibi üretilir, akıllı güç elektrikli cihazın çalışması ve verimliliği üzerinde önemli ölçüde etkileme potansiyeline sahiptir. Bugünün son derece yetenekli, ucuz ve tam entegre çözümleri sayesinde zeka katma hiç bu kadar mantıklı hale gelmemişti.