يقوم محول DC-DC بتحويل جهد الإدخال المتغير إلى جهد خرج ثابت (عادةً) من خلال نظام التحكم في التغذية الراجعة. يجب أن يكون نظام التحكم في التغذية الراجعة مستقرًا قدر الإمكان لتجنب التذبذب ، أو أسوأ الحالات: خرج الجهد غير المنظم. يجب أن يكون نظام التحكم سريعًا قدر الإمكان للاستجابة للتغيرات الديناميكية (مثل التغيرات السريعة في جهد الإدخال أو عبور الحمل عند الخرج) ولتقليل التسرب بين جهد الخرج المنظم. لتوصيف سلوك حلقة التحكم ، يمكن استخدام مخطط Bode النموذجي لعرض تحول الطور وكسب الحلقة كدالة للتردد. يمكن تنفيذ حلقة التحكم هذه باستخدام التقنيات التناظرية أو الرقمية.
الشكل 1. منظم التحويل الرقمي ADP1055 في تطبيق كامل الجسر
تقدم بعض مصادر الطاقة الرقمية تحسينات حلقة التحكم التي يمكن أن تستجيب بسرعة كبيرة للصور المتحركة. يوضح الشكل 1 مثالاً لدائرة بها وحدة تحكم ADP1055 IC تم تحسينها باستخدام حلقة تحكم رقمية. توفر وحدات التحكم الرقمية للمصممين العديد من وظائف التحكم ، ويمكن للبعض الآخر تنفيذ التحكم الديناميكي أثناء التشغيل. يوضح الشكل 2 الوظائف المختلفة لجهاز ADP1055 التي يمكن التحكم فيها بواسطة برنامج التقييم ADP1055.
الشكل 2. تُمكِّن مصادر الطاقة الرقمية المصممين من إدارة معلمات إمداد الطاقة بسهولة من خلال واجهة مستخدم رسومية
توفر وظيفة الكسب / الاستجابة غير الخطية خيار إعداد مثيرًا للاهتمام يتعلق بحلقة التحكم ، والتي يتم الوصول إليها من خلال زر التصفية. يتيح الكسب / الاستجابة غير الخطي الضبط الديناميكي لحلقة التحكم ، على سبيل المثال بعد عبور الحمل. بعد أن يتعرض مصدر الطاقة لحمل كبير عابر ، يكون جهد الخرج عادةً أعلى أو أقل من قيمة الجهد المعدل المثالية. في حلقة التحكم التناظرية فقط ، تُستخدم المكونات الموجودة في حلقة التحكم ومرحلة تزويد الطاقة لتقليل تقلبات الجهد في ظل معظم الظروف التي يمكن التنبؤ بها. تتمثل ميزة حلقات التحكم القابلة للضبط ديناميكيًا ، مثل الحلقة في ADP1055 للأجهزة التناظرية ، في أنه يمكن ضبط استجابة الحلقة على الفور للتعويض عن المواقف المتغيرة على نطاق واسع.
الشكل 3. ضبط كسب حلقة التحكم على أساس حالة الجهد الناتج
يوضح الشكل 3 واجهة التحكم في هذه الوظيفة. يظهر السلوك النموذجي لجهد الخرج بعد الحمل العابر من عالي إلى منخفض باللون الأزرق. يمكن ملاحظة أن استجابة الجهد عند خرج المنظم تعاني عادةً من التجاوز. عندما يتجاوز جهد الخرج عتبات معينة ، يمكن تقليل التجاوز عن طريق زيادة كسب حلقة التحكم ببساطة.
في مثال الشكل 3 ، تم ضبط جهد الخرج الاسمي على 12 فولت. يمكن ضبط كسب حلقة التحكم القابلة للضبط على قيم متعددة ، اعتمادًا على جهد الخرج. على سبيل المثال ، إذا ارتفع الجهد فوق 12.12 فولت بسبب زيادة كسب مكبر الخطأ ، يمكن ضبط حلقة التحكم في القائمة المنسدلة المقابلة. هناك ثلاث عتبات أخرى للجهد أعلى من 12.12 فولت والتي يمكن استخدام إعدادات الكسب المستقلة لها. لاحظ أن إعدادات الكسب هذه مستقلة تمامًا عن الأعمدة والأصفار التي تم تعيينها عند تصميم حلقة التنظيم.
تتيح لك إعدادات الكسب القابلة للضبط والقائمة على الجهد العثور على إعدادات حلقة التحكم التي تستجيب بشكل أسرع لتجاوز الجهد ، وبالتالي تحسين جودة التحكم في التغذية المرتدة لجهد الخرج. لاحظ أنه أثناء التشغيل العادي ، لا تتأثر خصائص حلقة التحكم المُحسَّنة. يمكن ضبط حلقة التحكم ديناميكيًا في ظل ظروف معينة (على سبيل المثال ، بعد مواجهة حمل عابر) باستخدام وحدة تحكم رقمية مثل ADP1055 من الأجهزة التناظرية ، ولكن يصعب تنفيذها عند استخدام حلقات التحكم التناظرية التقليدية.
عن المؤلف
درس فريدريك دوستال الإلكترونيات الدقيقة في جامعة إرلانجن بألمانيا. بدأ حياته المهنية في عام 2001 في مجال إدارة الطاقة وشغل العديد من مناصب مهندس التطبيقات وأمضى 4 سنوات في فينيكس بولاية أريزونا يعمل على إمدادات الطاقة في وضع التبديل. انضم إلى شركة Analog Devices في عام 2009 وعمل مهندس تطبيقات مجال إدارة الطاقة في شركة Analog Devices في ميونيخ.