Ich entwerfe ein programmierbares Tischnetzteil (PS) mit mehreren isolierten Kanälen (jeweils von einer separaten Transformatorwicklung gespeist). Ich mag die Idee von isolierten Kanälen, sodass mehrere Kanäle in Reihe geschaltet werden können, um einen Ausgang mit doppelter Polarität (wie -15/0/+15 V) zu erzeugen. Die Idee war, einen Mikrocontroller (MCU) zu verwenden, um die Ausgangsspannung und die Stromgrenzen jedes Kanals unter Verwendung analoger Spannungen vom DAC der MCU (oder einem externen DAC-IC, der von der MCU gesteuert wird) einzustellen. Angesichts der Tatsache, dass die Kanäle relativ zueinander schweben können, was wäre der beste Weg, um sicherzustellen, dass die Steuerspannungen, die von der MCU an jeden PS-Ausgangskanal gesendet werden, ordnungsgemäß auf den Spannungspegel des Kanals bezogen sind?
Die Optionen, auf die ich bisher gestoßen bin, sind entweder:
Ich bin neugierig zu wissen, ob es einen Standardansatz für diese Art von Problem gibt, da ich mir vorstelle, dass dies in vielen Bench-Supply-Designs vorkommt. Danke!
Die meisten Netzteile, die ich mir angesehen habe, haben je nach Netzteil eine Kombination aus analoger und digitaler Isolierung verwendet. Das meiste davon stammt aus der Reparatur einiger Netzteile der HP/Agilent/Keysight E3600-Serie. Im Allgemeinen gibt es mindestens zwei Prozessoren: Einer ist ein E/A-Prozessor für die GPIB/serielle Schnittstelle, und ein anderer verwaltet die Benutzerschnittstelle und die direkte Steuerung über mindestens einen Stromversorgungskanal. Diese beiden kommunizieren im Allgemeinen über ein Paar Optoisolatoren. Der E/A-Controller teilt sich eine Erdung mit den E/A-Anschlüssen auf der Rückseite. Die Hauptsteuerung ist mit dem Bezugspunkt einer der Stromversorgungen geerdet. Bei Versorgungen mit mehr als einem Ausgang wird der andere Ausgang mit analogen Optokopplern an die Hauptversorgung angeschlossen. Ich glaube, es gab so etwas wie 6 Optoisolatoren, die die beiden Kanäle in meiner E3649A-Doppelausgangsversorgung miteinander verbanden, einige für analoge Signale und andere für digitale Signale. Ich habe auch eine Tektronix-Versorgung mit drei Ausgängen, aber ich kann mich nicht erinnern, wie sie ohne weiteres verdrahtet ist. Optoisolatoren leisten meines Erachtens gute Arbeit beim Durchleiten eines analogen Signals, wenn sie im Strommodus angesteuert werden. Daher benötigen Sie auf beiden Seiten Operationsverstärker, um das Signal zu konditionieren.
MCUs sind heutzutage sehr billig; Es kann ratsam sein, einen ganzen Mikrocontroller auf jeden Kanal zu setzen und dann eine Art serielles Protokoll für die Kommunikation über digitale Isolatoren zu verwenden. Die Atmel XMEGA-Serie hat zum Beispiel eingebaute DACs und ADCs und viele serielle Ports (4+). Einer davon pro Kanal und einer mehr für einen Hauptcontroller könnte ein sehr schönes Design sein, und es würde nur zwei digitale Isolatoren pro Kanal erfordern.
Ich denke, der MCU-pro-Kanal-Ansatz ist gut, vorausgesetzt, Sie legen einfach statische Spannungen und Stromgrenzen fest. Sie könnten Opto-Isolatoren oder magnetische Isolatoren verwenden und Daten seriell bidirektional senden (z. B. Fehlerdaten in umgekehrter Richtung). Ich würde das Denken nicht unbedingt auf die UART-zu-UART-Kommunikation beschränken - es könnte sinnvoller sein, die Daten über SPI zu senden, wodurch die Notwendigkeit eng abgestimmter Taktfrequenzen vermieden werden könnte. Tatsächlich können Sie mit den richtigen SPI-DACs die digitalen Daten möglicherweise direkt ohne eine MCU weiterleiten (mit einem gewissen Verlust an Flexibilität).
Eine andere Möglichkeit, die billiger sein könnte, wäre die Verwendung von PWM zum Senden von Daten, wodurch Sie eine einzelne MCU verwenden könnten, wenn sie über genügend unabhängige PWM-Kanäle verfügt. Dann könnte die isolierte Steuerschaltung aus nicht viel mehr als einer Referenz, einem Tor und einem Tiefpassfilter bestehen.
Venny
Georg Herold