DC-DC преобразование - это функция контроллера часть 2 (продолжение банкета)
В прошлом году инженеры компании "Промэлектроника" создали проект повышающего DC-DC преобразователя на базе контроллера STM32F051R8T6 (новость от 7.12.2012). По многочисленным заявкам было проведено небольшое тестирование получившегося источника питания. При подаче на вход напряжения 3.0В наблюдалось выходное напряжение под различными нагрузками. Коэффициент усиления сигнала ошибки равен 4 (как в исходном коде, выложенном на форуме). Результаты измерений приведены ниже.
Рис. 1. Выходное напряжение под нагрузкой 50 Ом
Рис. 2. Выходное напряжение под нагрузкой 5 Ом
Сопоставление результатов измерений под разными нагрузками (рис.1 и рис.2) позволяет уверенно говорить о приемлемой зависимости между выходным напряжением и током нагрузки: выходное напряжение достаточно стабильно. При максимальной нагрузке источника питания не наблюдалось значимого тепловыделения на электронных компонентах схемы. Их температура была близка к температуре окружающей среды, что свидетельствует о правильном выборе компонентов и методе управления.
Кроме того, было проведено исследование влияния коэффициента усиления сигнала ошибки на качество регулирования выходного напряжения. Начальный коэффициент усиления 4 был выбран как оптимальный, исходя из выходной ёмкости источника, потребной скорости заряда и разрешающей способности всей системы. При малых нагрузках, порядка 40мА, были проведены измерения пульсаций на выходе:
Рис. 3. Выходные пульсации напряжения на малой нагрузке K=4.
По результатам измерений стало понятно, что на малых токах, источник работает очень короткое время, равное времени нарастания (рис.3). Во время спада напряжения (рис.3) силовой транзистор полностью закрыт, а выходной конденсатор разряжается в нагрузку. Быстрая реакция на снижение напряжения ниже заданного приводит к мгновенной зарядке выходной ёмкости выше заданного уровня, с циклическим повторением описанного процесса. Гипотеза подтвердилась при измерении сигнала управления, который представляет собой пачки ШИМ – импульсов (рис 4).
С ростом тока нагрузки частота «пилы», на рис. 3 растёт, а её размах имеет тенденцию к снижению. Ниже на рис.5. приведён график пульсации выходного напряжения при коэффициенте усиления K=1/8. С ростом выходного тока пульсации напряжения росли, а треугольная форма пульсаций вырождалась в синусоиду.
После нескольких процедур тестирования автор проекта пришёл к выводу, что вычисленный теоретически коэффициент усиления сигнала ошибки K=4 – оптимальный.
Исследование проблемы построения импульсного источника питания на микроконтроллере показало пригодность и целесообразность такого подхода.
