Преобразователь из 5V в 12V на ATtiny461, работает, но нет стабилизации Опции

[ivainc1789]

Собрал испытательный стенд по нижеприведенной схеме:





Выходное напряжение не стабилизируется при изменении тока нагрузки, хотя нормально регулируется вручную при разомкнутой петле обратной связи. Привожу листинг программы микроконтроллера. По осциллографу видно, что с увеличением тока нагрузки время откр сост ключа увеличивается, но амплитуда импульсов все же уменьшается. При этом дроссель в насыщение не входит (измерялось на резисторе 1 Ом): форма тока линейно нарастающая, без "скривлений". Подозреваю логическую ошибку в программе. Подскажите, что не так:

Код

__C_task void main (void) {
  // инициализация таймера 1
  Tmr1Stop;
  CLRBIT(PRR,PRTIM1);   // включить модуль таймера 1
  SETBIT(PLLCSR,LSM);   // PLL = 32MHz    
  SETBIT(PLLCSR,PLLE);Delay(200*us);do{}while(!CHKBIT(PLLCSR,PLOCK));// запуск PLL    
  SETBIT(PLLCSR,PCKE);  // разрешить тактирование таймера от PLL
  TCCR1A = BIN(00110011);
  TCCR1B = BIN(01000000);do{}while(CHKBIT(TCCR1B,PSR1));// сброс прескалера  
  TCCR1C = BIN(00110000);
  TCCR1D = BIN(00000000);
  TCCR1E = BIN(00000000);
  DT1 = 0x00;
  Reg10write(TCNT1reg,0x000);
  Reg10write(OCR1Areg,0x3FF);
  Reg10write(OCR1Breg,0x3FF);
  Reg10write(OCR1Creg,0x3FF);
  Reg10write(OCR1Dreg,0x3FF);  
  SETBITS(TIFR,BIT(OCF1A)+BIT(OCF1B)+BIT(OCF1D));
  SETBITS(TIMSK,BIT(OCIE1A)+BIT(OCIE1B)+BIT(TOIE1));  
  Tmr1Start;
Work:
  // инициализация ADC
  ADMUX = BIN(10011001);
  ADCSRA = BIN(10010110);
  ADCSRB = BIN(00000000);
  ADC = 0;
  SETBIT(DIDR0,AREFD);
  SETBITS(DIDR1,BIT(ADC8D)+BIT(ADC9D));
  // запуск преобразования
  SETBIT(ADCSRA,ADSC);do{}while(CHKBIT(ADCSRA,ADSC));ADCdata = ADC;
  // запись результата
  if(ADCdata < ADCmin) ADCdata = ADCmin;// мин. время Тoff ключа(обычно 20%)
  PreIntState = __save_interrupt();
  __disable_interrupt();
  AS4value = ADCdata;
  __restore_interrupt(PreIntState);  
  
  goto Work;
}

// Timer/Counter1 Compare Match B
#pragma vector = TIM1_COMPB_vect
__interrupt void TIM1_COMPB(void) {
  unsigned int AStmp = AS4value;
  TC1H = ((AStmp >> 8) & 0x0003);
  OCR1B = (AStmp & 0x00FF);// загрузка величины сравнения для след. цикла
}

Краткое описание к программе. В основной имеем непрерывное измерение с делителя, усиление сигнала ошибки происходит с Кус = 20 внутр инструмент усилителем. Далее цифровой код используется как величина сравнения для таймера 1, работающего в режиме FastPWM. Итак, увеличение напряж на выходе => увеличение кода ADC => увелич. величины сравнения => уменьшение времени откр сост транзистра, что и требуется для PWM. Может, просто Кус = 20 недостаточно для регулирования?

[Muxa]

1. Все же где лучше проверять состояние компаратора и изменять OCR1B value - в обработчике прерывания по сравнению или по переполнению таймера? Ведь оба события повторяются в каждом периоде

по "монтёрски" могу сказать, что снимать данные (фиксировать в hold/sample) лучше всего прямо перед новым периодом ШИМ. это выгодно в смысле помех и стабильности измерений, т. к. все переходные процессы к этому времени максимально затухли. я не имею опыта с АЦП в AVR, но в обычных отдельных АЦП вход закрывается прямо по сигналу начала преобразования, т. е. можно воспользоваться событием начала ШИМ.

2. В большинстве ИС регуляторов всегда используется компаратор, например и в МС34063. Значит ли это, что данный способ качественно лучше, чем вариант с усилителем или же он просто проще?

чёперная схема (с компоратором) проще, но она имеет один принципиальный недостаток. уровень пульсаций на накопительной ёмкости всегда больше гистерезиса компоратора, а величину гистерезиса нельзя уменьшать произвольно. она связана с переходной характеристикой и уровнем шумов. для ориентира могу сказать, что чёперная схема хороша при токах до 1..3А. при таких токах можно легко получить уровень пульсаций порядка 10..20мВ.

касательно схему вообще я обратил внимание, что Вы используете советский дроссель на стержневом сердечнике. он не слишком хорош для силовых схем. я бы рекомендовал катушки CDRH от Sumida. их много, например в http://www.terraelectronica.ru

и вообще, если Вы разработали схему в учебных целях, то советую приглядется к другим процессорам, более заточенным для данного класса задач. имхо, на вскидку более подходят
- PSoC от CYPRESS. тем более что практически весь софт, включая компилятор и библиотеки выложены на халяву, а отладочная плата с USB в москве стОит полторы- две тысячи рублей.
- Системы на кристалле для смешанных сигналов от SILICON LABORATORIES (http://www.silabs.com). я у них находил полный комплект для разработки импульсного инвертора. в комплект входил и программный анализатор переходных характеристик... правда деньги потребуются несколько бОльшие. оценочные платы у них стОят от 2 до 10 тыс. р.
единственный недостаток этих проц-ов,- 51 ядро.., хотя как сказать... сами микросхемы не дороги, порядка AVR.

да, касательно оценки переходной характеристики...
я (кхе-кхе) не знаю, как её рассчитать "правильно", но посмотреть вполне по силам. для этого Вам потребуется собрать простенькую схемку. берёте любой маломощный MOS транзистор, например такой же, что и в Вашей схеме и последовательно с истоком включаете резистор сопротивнение которого соответствует максимальному току стабилизатора. подключаете резистор и исток транзистора в качестве нагрузки, а на затвор подаёте импульсы от генератора. если синхронизировать осциллограф от этих же импульсов, то можно удобно посмотреть характер переходного процесса на скачок тока нагрузки и сделать полезные выводы о поведении стабилизатора, как устройства с обратной связью. насколько он устойчив, время отработки обратной связи, время завершения и частота колебаний в случае перерегулирования...
особое внимание надо обратить на точки подключения осциллографа, что бы не спутать звон в кабелях с поведением собственно стабилизатора. хорошо использавать "незаземлённый" осциллограф, что бы исключить паразитные контуры в цепи общего провода.
да ещё, 32кГц очень низкая частота ШИМ, имхо. если Вам потребуются бОльшие мощности, то выгоднее повысить частоту ШИМ до 128кГц используя 8и разрядный ШИМ. вообще то разрядность ШИМ эквивалентна в данной схеме общему гистерезису и надо выбрать разумный компромис, между пульсациями и размером накопительной катушки индуктивности и компактностью схемы в целом.

[ivainc1789]

- PSoC от CYPRESS. тем более что практически весь софт, включая компилятор и библиотеки выложены на халяву, а отладочная плата с USB в москве стОит полторы- две тысячи рублей.
- SILICON LABORATORIES (http://www.silabs.com). сами микросхемы не дороги, порядка AVR.

Muxa, спасибо за столь исчерпывающий ответ.

С продукцией CYPRESS я близко не сталкивался пока, но если стоимость владения столь низкая - надо попробовать посмотреть.

А вот с Silabs я бы не сказал, что там что-то стоящее есть порядка цен на AVR. Впрочем, схема действительно была собрана как прототип для грядущего проекта...

Вот все же еще мысль: если устройство с батарейным питанием лучше использовать в качастве преобразователя эту классическую схему или все же использовать трансформатор? Что можно сказать о КПД?