Estoy diseñando una fuente de alimentación de banco programable (PS) que tiene múltiples canales aislados (cada uno alimentado por un devanado de transformador separado). Me gusta la idea de canales aislados para que se puedan conectar varios canales en serie para generar una salida de doble polaridad (como -15/0/+15 V). La idea era usar un microcontrolador (MCU) para establecer el voltaje de salida y los límites de corriente de cada canal usando voltajes analógicos del DAC de la MCU (o un DAC IC externo controlado por la MCU). Dado que los canales pueden flotar entre sí, ¿cuál sería la mejor manera de garantizar que los voltajes de control enviados desde la MCU a cada canal de salida del PS estén correctamente referenciados al nivel de voltaje del canal?
Las opciones que he encontrado hasta ahora son:
Tengo curiosidad por saber si existe un enfoque estándar para este tipo de problema, ya que imagino que esto surge en muchos diseños de suministro de banco. ¡Gracias!
La mayoría de las fuentes de alimentación que he examinado han utilizado alguna combinación de aislamiento analógico y digital, según la fuente. La mayor parte proviene de la reparación de un par de fuentes de alimentación de la serie HP/Agilent/Keysight E3600. Generalmente, hay al menos dos procesadores: uno es un procesador de E/S para la interfaz serie/GPIB y otro diferente administra la interfaz de usuario y el control directo sobre al menos un canal de suministro de energía. Estos dos generalmente se comunican a través de un par de optoaisladores. El controlador de E/S comparte una tierra con los conectores de E/S en la parte posterior. El controlador principal está conectado a tierra al común de una de las fuentes de alimentación. En suministros con más de una salida, la otra salida se conecta con optoaisladores analógicos a la alimentación principal. Creo que había algo así como 6 optoaisladores que conectaban los dos canales en mi suministro de salida dual E3649A, algunos para señales analógicas y otros para señales digitales. También tengo un suministro de Tektronix de triple salida, pero no recuerdo cómo está conectado. Con los optoaisladores, creo que hacen un buen trabajo al pasar una señal analógica si se manejan en el modo actual, por lo que necesitará amplificadores operacionales en ambos lados para acondicionar la señal.
Los MCU son muy baratos en estos días; puede ser recomendable colocar un microcontrolador completo en cada canal y luego usar algún tipo de protocolo serial para la comunicación a través de aisladores digitales. La serie Atmel XMEGA tiene DAC y ADC integrados y muchos puertos serie (4+), por ejemplo. Uno de estos por canal y uno más para un controlador principal podría ser un diseño muy agradable y solo requeriría dos aisladores digitales por canal.
Creo que el enfoque de MCU por canal es bueno, suponiendo que simplemente esté configurando voltajes estáticos y límites de corriente. Puede usar optoaisladores o aisladores magnéticos y enviar datos en serie bidireccionalmente (como datos de fallas en la dirección inversa). No limitaría necesariamente el pensamiento a la comunicación de UART a UART; podría tener más sentido enviar los datos a través de SPI, lo que podría evitar la necesidad de frecuencias de reloj muy parecidas. De hecho, con los DAC SPI correctos, es posible que pueda pasar los datos digitales directamente sin una MCU (con cierta pérdida de flexibilidad).
Otra posibilidad, que podría ser más económica, sería usar PWM para enviar datos, lo que podría permitirte usar una sola MCU, si tuviera suficientes canales PWM independientes. Entonces, el circuito de control aislado podría consistir en no mucho más que una referencia, una puerta y un filtro de paso bajo.
venny
Jorge Herold