PIC kullanarak SMPS yapımı

[hande!ux]

Bir grup arkadaş dönem projesi olarak PIC işlemci ile SMPS yapacağız.İstenen 220V ve 110V arasındaki tüm AC girişte 12V çıkış vermesi.İnternette araştırınca konu ile ilgili basit seviyede bir devre bulamadık.Bununla ilgili örnek devre varsa paylaşabilir misiniz? Proje ile ilgili tavsiye ve önerilerinizi de duymak isteriz.

 

[taydin]

Çok ilginç bir proje Hande kardeşim! Size SMPS'in çalışma mantığını çok güzel bir şekilde öğretir.

Ama şu aklınızda olsun: Bu şekilde mikrokontroller ile yapılan bir SMPS, yükteki ani değişimlere çok hızlı bir şekilde tepki veremez. Neden? çünkü bu tasarımda çıkış voltajını takip eden ve ona göre ayarlama yapan mikrokontroller çipi. Oradaki programın sürekli çıkış vojtajını okuması lazım ve değişimlere göre tepki vermesi lazım, bu da bir yazılım için kayda değer bir süre tutar. Mesela diyelim çıkış voltajı 12V da duruyor. Yük bağlandığı anda voltaj anında düşer. PIC yazılımı bunu farkeder ve sonra da voltaj yavaşça artmaya başlar. Veya tam tersi, yük kalktığı anda çıkıştaki voltaj aniden yükselir, sonra da yavaşça tekrar 12V'a geri döner. Bu durum, bazı uygulamalar için sorun teşkil etmez (mesela akü şarjı), ama bazı uygulamalarda kesinlikle kabul edilemez, çünkü o ani yükselen voltaj birşeyleri bozabilir.

Öncelikle sistemin bir blok diagramını çizin ve blok diagram bazında çalışmasını anlatın. Sonra da her blokın pratikte nasıl gerçekleştirileceğine kafa yorun. Takıldığınız yerde de soru sorun!

 

[kesmez]

Ayrıca pic ile mosfeti süremezsiniz . pic çıkışına mosfet driver eklemeniz lazım. Yani elma soymak için balta kullanmak gibi bir şey.

 

[hande!ux]

Yanıtlar için teşekkürler.mosfed drver için nasıl birşey kullanabiliriz bir örnek devre önerebilirmisiniz?

Kullanılacak PIC ile ilgili arkadaşlarla yaptığımız araştırmalarda ya pic24 serisi veya dspic33 serisinden birisini kullanmak istiyoruz. Bu seçimler hakkında fikriniz nedir?

Blok diyagram hazırlayacağız hoca da istedi bunu.Buraya da koyacağız bittikten sonra.

 

[Omega]

Aşağıdaki linkte Microchip in hazırladığı "Flyback SMPS Using a Microcontroller as Control Unit " başlıklı pdf var.
Eğer programını C ile yazacaksanız bunun kaynak koduda var.Pic24 ve dspic33 programlanması daha karmaşıktır ayrıca her programmer ile yazamazsınız.
Size linkini verdiğim yetmiş kusur sayfalık döküman SMPS mantığınıda,compenentlerin nasıl seçildiğinide, formüllerini de izah ediyor.
Burada 200 wattlık flyback anlatılıyor ama konuyu iyi anlarsanız daha ufak güçteki (size bu gücün fazla olduğunu varsayarak) SMPS ide hesaplayabilirsiniz.
Link
http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00002122b.pdf

 

[Omega]

Yukarıdaki uygulamanın kaynak kodu
https://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en585682
* Sayfadaki "AN2122 Flyback Source Code" Satırına tıklayın

 

[hande!ux]

Çok teşekkürler dokümanlar için.Bunları görmemiştik inceleyeceğim.

 

[taydin]

dspic33 ailesinden bir işlemci çok daha iyi transient performans verir, yani değişimlere hızlı tepki verme konusunda daha üstündür. Onun dışında her iki aileden işlemcide size gerekecek çevre birimleri var.

 

[Omega]

Aydın bey,
Dedikleriniz aynen katılıyorum.Bunun aynısını Microcipin dökümanında da izah ediliyor (sayfa 40) .Özetle 8 bitlik MCU nun SMPS in isteklerini karşılamakta yavaş kalacağı ve bu seviyedeki MCU ların pek tercih edilmediğini ancak bu MCU nun da sahip olduğu Core Independent Peripherals özelliği sayesinde nisbeten daha hızlı cevap verebildiği ve diğer ek özelliklerle component kullanımında daha fazla avantajları olduğu da belirtilmiş.MCU nun 32 Mhz olduğu ve daha düşük güçlerde daha düşük frekanslarında kullanılabildiği düşünüldüğünde tercih edilebilir.

 

[hande!ux]

lucidcharts kullanarak genel bir blok diagramı çizdik. Ana hatlarıyla nasıl çalışması gerektiğini gösteriyor ama kutuların bazılarının içindeki devrelerin tam olarak nasıl olacağını daha çözemedik. PIC mosfeti sürerek transformatör çıkışında voltaj oluşmasını sağlıyor. Çıkıştaki voltaj doğrultuluyor ve gene PIC in ADC girişi tarafından okunuyor. Duruma göre de PWM sinyalinin yoğunluğu ayarlanıyor.

mosfet sürücü devresi ve geri besleme devresi nasıl olmalı henüz bilmiyoruz. Bir de mosfet sürülmeden elimizde 12V olmayacak, bu durumda dsPIC için 5V beslemeyi nasıl elde edeceğiz belli değil.

Microchip dokümanlarına da bakıyoruz ama çok detaylı ve çok ileri düzey, anlamakta zorlanıyoruz. Aşağıdaki blok diyagram ile doğru yolda mıyız en azından bu konuda bir fikir verebilirseniz sevinirim.

 

[taydin]

Tipik flyback converter tasarımının blok diyagramı bu. Eğer çıkıştan çekilecek akım çok fazla değilse (birkaç amper), bu yapıyı kullanabilirsin. Şebeke voltajını doğrultup 310V elde edeceksin, bu voltajı da 2 watlık bir zener ile 5V'a düşürüp geçici olarak PIC'i besleyebilirsin. Belki başka metotlar da vardır... dsPIC33 ne kadar akım çekiyor onu bir belirle önce ve buraya yaz.

Ama devre blok diyagramı çizmek için böyle lucitcharts falan kullanılmaz Blok diyagramı Proteus altında çiz. Bilmediğin devreleri de "subcircuit" şeklinde ekle ve bu kutuya da portlar koy. Proteus kullanmayı biliyor musun?

 

[hande!ux]

Dijital elektronik derslerinde verilen problemleri gerçekleştirmek ve similasyon için kullanıyoruz.Baskı devreyi yapmayı bilmiyorum.Bu devreyi breadboard üzerinde yapmayı planlıyoruz, bir sorun çıkar mı?

 

[taydin]

Breadboard ile sorun çıkabilir. Hem voltajlar yüksek, hem de yüksek frekanslarda yüksek akımlar geçiyor olacak, breadboard'da kullanacağın atlama kablolarından çok parazit etkileşim olur. Bence ya delikli plakete kurun devreyi, böylece herşey birbirine lehimlenmiş olur ve kablolar da gereksiz uzun olmaz. Veya baskı devre yapmayı öğrenmek için al sana fırsat! Böyle projelerle uğraşırken insan öğreniyor, o yüzden fırsat bu fırsat, baskı devre yapmayı öğren derim.

İyi not alayım falan diye uğraşma, iyi iş çıkarayım, birşey öğreneyim diye uğraş.

 

[kesmez]

Flyback trafolarda besleme sargısı bulunur. Pic beslemesi için kullanabilirsiniz. Hatta bir çok uygulamada buradaki voltaj geribesleme voltajı olarakta kullanılıyor.

 

[Omega]

Microchipin detaylı kısımlarını izah etmeyin o dökümanı sadeleştirin.Önemli olan mantığını anlamanız.

 

[taydin]

Bu tip projelerde işi bağımsız iki bölüme ayırıp ayrı ayrı yapma imkanı var. PIC yazılımı ayrı bir iş, inverter devresi ayrı bir iş. Aranızda ekip oluşturun, bir grup PIC yazılımına baksın, bir grup inverter'e.

PIC yazılımı ile uğraşan ekip, inverter devresi bitmemiş olsa da, ADC girişinden gelen voltaja göre PWM üreten yazılımı geliştirebilirler. ADC girişinden kontrollü olarak voltaj verip osiloskop ile PWM çıkışının doğru davrandığını teyit edebilirler.

İnverter ekibi de, PIC yazılımı tamamlanmadan inverter'i çalıştırabilir. Bunun için mosfet'in giriş sürücü devresini yapın ve PWM sinyal üretebilen bir sinyal jeneratörü ile sürün.

Bu arada dönem de bitiyor, siz nasıl yetiştireceksiniz bunu?

 

[hande!ux]

Tavsiyeleriniz için çok teşekkür ederim.Proje ikinci dönem teslim edilecek.İki ay süremiz var. Ama ne kadar süreceğini kestiremediğimiz için ben şimdiden arkadaşlarımla araştırma yapmaya başladım.Böyle bir proje iki ayda bitirilebilir mi?

 

[taydin]

Eğer okulda sizin kullanabileceğiniz osiloskop, güç kaynağı, havya, multimetre, ve sinyal jeneratörü varsa, iki ayda sıkı bir çalışma ile biter bu proje. Çok da öğretici olur! Ama ekipmanlara her zaman erişiminiz yoksa işin süresi uzar.

110V da SMPS'i test etmek için 110V luk bir kaynağa ihtiyacınız olacak. Belki okulda değişik AC voltajlar verebilen "varyak" vardır. Bunun kullanın ve ilk başlarda düşük voltajlarla çalıştırın. mesela 80Vrms ile çalıştırın önce. Varyak yoksa, 220V u 110V a çeviren trafo vardır, onu kullanın. Böylece çarpılma durumunda voltaj düşük olduğu için tehlike çok azalır.

 

[kesmez]

Bir kaza bela çıkmaması için 220 hattına sizin smps ye seri bir armut ampul bağlayın sigortayı attırmaktan mosfeti yakmaktan kurtulursunuz.

 

[hande!ux]

MOSFED sürücü devreleri iile ilgili araştırma yapıyorum ve çok çeşit devre görüyorum.Transformatörlü,normal transistör kullanan ve entegreli sürücüler var. Bizim uygulama için hangisi daha uygun olur bir ipucu verebilir misiniz?