基于PI濾波器的MCU的紋波敏感電源設(shè)計(jì)

文章還介紹了一些驅(qū)動它們的方法，并說明有效驅(qū)動的發(fā)展趨勢。本文還列舉了一些接電裝置應(yīng)用電路的例子

從表面上看，我們可能認(rèn)為驅(qū)動螺線管或閥門執(zhí)行器接縫非常簡單。老實(shí)說，在大多數(shù)情況下確實(shí)如此。打開或關(guān)閉電流并不是很困難。但是，如果我們的應(yīng)用程序需要非?？焖俚卮蜷_/關(guān)閉負(fù)載驅(qū)動怎么辦?實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳方法是什么?

我有一些建議。

通常需要非?？焖俚仳?qū)動線圈開/關(guān)的應(yīng)用

(1) 點(diǎn)陣/針式打印機(jī)頭中的螺線管。9p、18p 或 24p 打印頭的每個(gè)針都有一個(gè)線圈。針的頻率響應(yīng)將直接決定打印速度。

(2) 汽車選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)中的閥門。這些應(yīng)用需要高達(dá) 30Hz 的高頻運(yùn)動，以獲得更好的系統(tǒng)控制精度。

(3) 工業(yè)系統(tǒng)中的氣閥。這些應(yīng)用通常需要高頻響應(yīng)以加速氣動設(shè)備。

2.問題：當(dāng)驅(qū)動頻率增加時(shí)有什么問題?

我相信我們會發(fā)現(xiàn)問題出在關(guān)閉螺線管/執(zhí)行器所需的時(shí)間;快速打開它不是問題。

當(dāng)我們關(guān)閉感性負(fù)載時(shí)，由于自感的性質(zhì)，流動的電流不會瞬間改變。因此，通常讓電流流過續(xù)流二極管或場效應(yīng)晶體管 (FET)。我在下面畫了一個(gè)例子。

衰減電流有很多名稱。我們可能會使用以下術(shù)語之一：再循環(huán)電流、感應(yīng)反沖或反激或續(xù)流電流。

在半橋驅(qū)動場景中，再循環(huán)電流可以流過體二極管或?qū)γ娴?MOSFET(需要互補(bǔ)控制)。無論電流通過二極管還是導(dǎo)通狀態(tài) MOSFET 衰減，衰減速率通常都很慢，這意味著關(guān)斷時(shí)間很慢。

本IC是使用CMOS技術(shù)開發(fā)的，高精度電壓檢測IC。檢測電壓和解除電壓在內(nèi)部被固定，精度為±2.0%。

除電源端子外，另備有檢測電壓輸入端子 (SENSE端子)，即使SENSE端子電壓 (VSENSE) 下降到0 V，也會保持輸出穩(wěn)定。

同時(shí)，還內(nèi)置了SENSE端子反向連接保護(hù)電路，可以抑制反向連接時(shí)流入SENSE端子的電流。

另外，通過外接電容器還可以延遲解除信號輸出，解除延遲時(shí)間的精度為±20% (CD = 3.3 nF)。輸出形態(tài)為N溝道開路漏極輸出。

可編程電源是一種能夠提供可調(diào)節(jié)電壓和電流輸出的電源系統(tǒng)，它在工程設(shè)計(jì)、科研實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。本文將介紹如何利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)可編程電源的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并討論相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

第一部分：可編程電源的基本原理

可編程電源的基本原理是通過控制電源輸出的電壓和電流來滿足用戶的需求。一般情況下，可編程電源由電源模塊、電壓測量模塊、電流測量模塊和控制模塊組成。

電源模塊是提供電源輸出的核心部件，它可以通過控制電源輸出電壓和電流的方式來實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)輸出。常見的電源模塊包括開關(guān)電源和線性穩(wěn)壓電源。

電壓測量模塊用于準(zhǔn)確測量電源輸出的電壓，通常采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供給單片機(jī)進(jìn)行處理。

1、陶瓷電容器可采用各種各樣的電介質(zhì)，每個(gè)電介質(zhì)具有不同的特性，這些特性可在其溫度和電壓范圍內(nèi)極大地影響性能。最常見的兩種電介質(zhì)是Y5V和X5R，而Y5V電介質(zhì)價(jià)格低廉，可在小封裝中提供高電容，但其電容在其電壓和溫度范圍內(nèi)變化很大，不適用于DC/DC應(yīng)用。

本文引用地址：

X5R和X7R電介質(zhì)更適合于輸出電容器應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兊奶匦栽谒鼈兊墓ぷ鞣秶鷥?nèi)更穩(wěn)定，并且被高度推薦。

2、正確地選擇電容器和電感器的值會使電路更加穩(wěn)定，但是好的PCB設(shè)計(jì)仍然是避免高紋波甚至自振蕩的關(guān)鍵。

3、通過添加PI濾波器，可以更好地保護(hù)MCU的更多紋波敏感電源(例如：模擬電壓基準(zhǔn))。

4、電源余量要留足

電源一定要留足余量，一般要比負(fù)載的峰值耗電至少多20%，這樣比較安全，不會發(fā)生意想不到的故障。

電源余量不足時(shí)，電源會工作在極限狀態(tài)，電源的紋波會劇烈上升，達(dá)到幾百mV甚至幾V。所以在確定電源輸入之前，最好先估計(jì)整個(gè)板子系統(tǒng)上面的最大功耗。

電源管理芯片是一種專用的集成電路，可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備供電的監(jiān)控、控制和管理。根據(jù)功能和應(yīng)用場景的不同，電源管理芯片可以進(jìn)行多種分類，以下是常見的幾類：

1.按應(yīng)用場景分類：可以把電源管理芯片分為內(nèi)部電源芯片和外部電源芯片。內(nèi)部電源芯片集成在目標(biāo)設(shè)備電路之中，主要控制設(shè)備內(nèi)部電源的輸出和運(yùn)行，其中包括處理器供電、I/O接口供電等;而外部電源芯片則通常以獨(dú)立方式使用，直接管理接口電源。

2.按功能分類：電源管理芯片主要包括功率適配器、開關(guān)穩(wěn)壓器、保險(xiǎn)絲、復(fù)位、低功耗模式控制、誤差檢測等功能，因此可以根據(jù)不同的功能來進(jìn)行分類。

3.按規(guī)格分類：一般根據(jù)輸入電壓范圍、輸出電壓和電流限制、效率和體積等指標(biāo)，把電源管理芯片進(jìn)行規(guī)格化分類。

電源管理芯片的主要特征包括：

1.高可靠性：電源管理芯片通常采用超過普通元器件的封裝技術(shù)和降溫技術(shù)，確保電路工作的可靠性和穩(wěn)定性。

2.高效節(jié)能：電源管理芯片具備的功率適配器、開關(guān)穩(wěn)壓器等功能可以在保證設(shè)備供電的同時(shí)，最大程度地減少功耗，延長電池壽命。

3.可編程控制：電源管理芯片具備自主控制器，可以通過內(nèi)部寄存器存儲設(shè)備控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行模式的切換。

4.體積小巧：為了更好的嵌入設(shè)備中，電源管理芯片一般采用封裝緊湊的超小型設(shè)計(jì)，使得它們可以滿足越來越高的設(shè)備精簡化要求。

5.多種保護(hù)機(jī)制：電源管理芯片具備的誤差檢測、過溫保護(hù)、過載保護(hù)等機(jī)制可以為設(shè)備提供更全面、更可靠的保護(hù)。