ШИМ на AVR для регулироки выходного напряжения БП, Параметры таймера и фильтров Опции

[hd44780]

Вот сделал схему на ATMega8@4 MHz.
Регулирует напряжение на выходе БП.
К ШИМу (OCR1A) подключены 2 RC фильтра - оба резистора по 1 кил, оба кондера электролиты 10 мкф.
Частота таймера - около 4 kHz (предделитель 1024).
Режим ШИМ - 14 (TOP= ICR1)
Регулировка выполняется кнопками - изменением регистра OCR1.
Выход фильтров и выход всего БП (через делитель) заведены на АЦП, выводятся на LCD.

Проблемы и вопросы:
1. Большие скачки напряжения на выходе фильтров (видны даже обычным цифровым вольтметром). Как следствие и на выходе. Как от этого избавиться (частота, добавить еще 1 фильтр)
2. Чем и как лучше регулировать (OCR, ICR)?
3. Номиналы конденсаторов фильтров? Я видел разные варианты - от 100 nF до 10 мкф.

Спасибо.

[chds]

Есть у Linear апликейшин где рассуждается на тему емкостных нагрузок, м.б. это из этой области проблема.

[=GM=]

1. Большие скачки напряжения на выходе фильтров.
2. Чем и как лучше регулировать (OCR, ICR)?
3. Номиналы конденсаторов фильтров? Я видел разные варианты - от 100 nF до 10 мкф

1) Полоса пропускания ваших фильтров порядка 100 Гц. Какова у вас частота шим? Если частота шим меньше 100 Гц, то ничего не сделаете, надо повышать тактовую таймера. Fшим=Fтаймера/ICR. Например, для 8-разрядной шим, частота Fшим=4000/256=15 Гц, такую частоту фильтр пропустит.

2) Регулировать - как вам удобнее в программе, шим он и в Африке шим.

3) Задаете полосу, считаете R и C по формуле Fфильтра=1/(RC).

[hd44780]

=GM=, спасибо.

Частоту повысил и получилось.
И скачков напряжения нету и на экране показания АЦП не "бегают", как раньше.

На данном этапе вопрос решен.

[ukpyr]

лучше увеличить сопротивления резисторов до 10К, емкости уменьшить до 10 мкФ, поднять частоту ШИМа до макс.

[defunct]

Частоту на макс само собой.
И поставить хороший выходной фильтр, напр MAX7400 (8-го порядка) специально предназначенный для сглаживания ШИМовых ЦАПов, ибо фонящий БП - это ЗЛО.

[ivainc1789]

А есть ли смысл для такого применения делать активный фильтр или достаточно составного RC? Ведь еще и быстродействие фильтра должно быть достаточным...

[777777]

А есть ли смысл для такого применения делать активный фильтр или достаточно составного RC? Ведь еще и быстродействие фильтра должно быть достаточным...

Именно для этого и ставят активные фильтры.
А вообще, странный какой-то подход к фильтрам - типа, подберем rc-цепочку, авось будет работать. Вообще-то фильтр - это серьезное звено и рассчитывать его надо достаточно серьезно. Для начала надо выяснить допустимую амплитуду выходных пульсаций и, зная что входная амплитуда 5 В, посчитать на сколько децибел требуется подавление на частоте ШИМа. Затем выяснить какая требуется частота пропускания и по разности с частотой ШИМа вычислить крутизну спада АЧХ. Теперь можно оценить требуемый порядок фильтра, учитывая что каждые 2 порядка обеспечивают спад 12 дБ/октаву. И только тогда считать номиналы элементов фильтра.

[Dog Pawlowa]

А вообще, странный какой-то подход к фильтрам - типа, подберем rc-цепочку, авось будет работать. ..... И только тогда считать номиналы элементов фильтра.

IMHO, в наше время дешевых ЦАПов есть смысл работать только с ШИМ, непосредственно управляющим импульным блоком питания.

[EmbedElektrik]

IMHO, в наше время дешевых ЦАПов есть смысл работать только с ШИМ, непосредственно управляющим импульным блоком питания.

+1 сам делал на па1 + лм317.

[Леонид Иванович]

IMHO, в наше время дешевых ЦАПов есть смысл работать только с ШИМ, непосредственно управляющим импульным блоком питания.

Где Вы видели дешевые ЦАП? Особенно 16 бит, как у ШИМ. А ШИМ - вообще бесплатно, если контроллер уже есть.

[=GM=]

Л.И., у с.П. стоит не вопрос, а утверждение, что есть смысл работать только с шим (:-)

[ivainc1789]

Все же хотелось бы послушать конкретную методику максимально дешевого, но оправданного расчета такого фильтра. Особенно в контексте наличия AVR с PLL и без оного. Насколько упростится фильтр в случае с PLL?

Требования к пульсациям на выходе = 10mV. Необходимо управлять мощным полевым транзистором обычного линейного стабилизатора, запитанного, например от однополярного источника +30V. Также желательно получить максимальные пределы регулирования, особенно снизу.

Также отметим, что ЦАП DAC121S101 от NS стоит порядка 60руб.

Для кого то, возможно, тривиальный расчет, но если не жалко, огласите.... )

[ukpyr]

приблизительно - период входной частоты умножьте на 10 - получите минимальную постоянную времени фильтра - R * C. из этого значения находите нужное R или C.

[=GM=]

Все же хотелось бы послушать конкретную методику максимально дешевого, но оправданного расчета такого фильтра. Для кого-то, возможно, тривиальный расчет, но если не жалко, огласите

Чтобы правильно рассчитать фильтр, нужно определить требуемое подавление частоты шим на выходе фильтра. Ну скажем, полоса управляющего сигнала лежит в диапазоне 0-100 Гц, частота шим 4000 кГц, пульсации от шим не более Uпульс=10мВ, уровень управляющего напряжения Uупр=2В. Отсюда уже можно определить требования к ачх фильтра: полоса пропускания 0..100 Гц по уровню 3 дБ, затухание на частоте 4000 Гц не менее 20*lg(Uупр/Uпульс)=46 дБ. Как-то так, вгрубе. Теперь можно выбрать тип фильтра, порядок, реализацию...

[ivainc1789]

Чтобы правильно рассчитать фильтр, нужно определить требуемое подавление частоты шим на выходе фильтра. Ну скажем, полоса управляющего сигнала лежит в диапазоне 0-100 Гц, частота шим 4000 кГц, пульсации от шим не более Uпульс=10мВ, уровень управляющего напряжения Uупр=2В. Отсюда уже можно определить требования к ачх фильтра: полоса пропускания 0..100 Гц по уровню 3 дБ, затухание на частоте 4000 Гц не менее 20*lg(Uупр/Uпульс)=46 дБ. Как-то так, вгрубе. Теперь можно выбрать тип фильтра, порядок, реализацию...

Все же поболее конкретики: ATmega88 работает от кварца 18.432 MHz и мы используем таймер1 в режиме 10 бит fast PWM. Таким образом, Fpwm=18.432e6/1024=18000Hz (предделитель не исп).

Из каких соображений выбрана "полоса упр. сигнала" я недопонял.

Пульсации от PWM, ИМХО, должны быть меньше, т. к. после фильтра возможно последуют цепи согласования с полевиком с коэфф передачи более 1. Или нет? Исходим, что источник питания (напряжение на истоке полевика) +30V.

Остальное вроде понятно...

[=GM=]

Из каких соображений выбрана "полоса упр. сигнала" я недопонял.
Пульсации от PWM, ИМХО, должны быть меньше, т. к. после фильтра возможно последуют цепи согласования с полевиком с коэфф передачи более 1

А чего тут недопонимать, полоса управляющего сигнала была взята от фонаря, а вообще она зависит от поставленной задачи, скажем, вам надо менять выходное напряжение один раз в секунду, значит подойдёт фильтр с полосой в один герц.

Пульсации тоже были взяты от фонаря, просто для примера, я же не знаю вашей задачи, возьмите конкретные цифры, которые вам нужны, да посчитайте.

[mr_smit]

hd44780, а где сама схема, что то не нашел её в первом посте Очень интересна данная тема!!! Давно хочу БП на микроконтроллере сделать. Именно с ШИМом.

[Леонид Иванович]

Ну я примерно так делал (только там нет схемы фильтров):

Прикрепленные файлы

 Pow.zip ( 169.79 килобайт ) Кол-во скачиваний: 95

 

[mr_smit]

А нет ли попроще схемы? Типа такой:


Только не уверен в её работоспособности... думаю пульсации большие будут. Или нет?

[Леонид Иванович]

А нет ли попроще схемы? Типа такой:

Это совсем другой принцип. Здесь микроконтроллер формирует PWM для ключевого стабилизатора. У меня же PWM микроконтроллера сглаживается и используется как опорное напряжение для внешнего линейного стабилизатора (многоступенчатого для повышения КПД). В Вашем случае нужно еще как-то замкнуть обратную связь (через АЦП микроконтроллера), решить проблемы с устойчивостью для разных нагрузок, как-то сделать режим стабилизации тока (или хотя бы защиту по току). В результате схема тоже станет сложной.

[mr_smit]

Режим стабилизации по току не нужен. Только индикация текущего значения. На максимуме гонять БП не собираюсь, поэтому ограничить мах ток можно предохранителем (превысили - поменяли предохранитель). Меня больше интересует напряжение. Я понимаю что нужно будет придумывать обратную связь, делать ПИД. Но, приведенная мною выше схема, работоспособна? Я имею ввиду номиналы компонентов и их количество. Мне вот кажется что 1uH и 0,1uF - это уж дюже мало. Далеко не "стабильное" напряжение будет. Особенно при нагрузке 1-1,5 ампера. Или в данном случае нормально?

[Microwatt]

Ничего из этого решения не получится, кроме машинки для быстрого пережигания ключей (предохранителями не отделаетесь).

[ARV]

Ну я примерно так делал (только там нет схемы фильтров):

мда... функционал практически такой, как я хотел в своем МОД БП 3 сделать, да не дохотел... но саму идею реализовал давно