Hallo zusammen,
ich wollte bei euch mal nachfragen, welche Mikrocontroller sich aus
eurer Sicht gut eignet sind um eine digitale Regelung für DC/DC Wandler
umzusetzen. Die Anforderung ist, dass die Regelung komplett digital
ausgeführt werden sollte mit einer Zykluszeit <10us. Zudem sollte eine
hochauflösende PWM vorhanden sein um eine Schaltfrequenz bis ca. 500kHz
(mit >=8 Bit Auflösung) zu ermöglichen, AD Wandler mit >1MSPS vorhanden
sein und der Mikrocontroller sollte einen schnellen Komparator zur
Überstromabschaltung in t<20ns haben.
Eine Google Suche lieferte bei mir grob folgende Resultate:
XMC4000 Serie
TMS320F28xxx bzw. TMS320C2xxx Serie
dsPIC33 Serie
Kennt Ihr noch andere sinnvolle Mikrocontroller?
Welcher davon ist am "schnellsten" bzw. am "einfachsten" zum Laufen zu
bringen für jemanden, der noch nie mit der jeweiligen Controllerserie
gearbeitet hat?
Gruß DCDC
>Mikrocontroller sollte einen schnellen Komparator zur Überstromabschaltung in
t<20ns haben.
So riesig scheint das Wissen zu Schaltnetzteilen nicht zu sein. Innert
20ns aendert sich ein Strom innerhalb einer auch kleineren Spule eher
gar nicht.
Weshalb soll die Frequenz so hoch sein ?
Die Ahnung von Controllern ist auch eher bescheiden...
Das Ganze ist ein Furz, lass es sein.
Hallo,
Sapperlot W. schrieb:> So riesig scheint das Wissen zu Schaltnetzteilen nicht zu sein. Innert> 20ns aendert sich ein Strom innerhalb einer auch kleineren Spule eher> gar nicht
Es geht bspw. um das Erkennen von Überstrom im Schalter bei gesättigtem
Transformator... da brauch man das durchaus.
Sapperlot W. schrieb:> Weshalb soll die Frequenz so hoch sein ?
Mit Ferritkernen lassen sich in diesem Frequenzbereich die kompaktesten
Transformatoren bauen.
DCDC schrieb:> Es geht bspw. um das Erkennen von Überstrom im Schalter bei gesättigtem> Transformator... da brauch man das durchaus.
20ns zur Überstromerkennung? Nee, auf keinen Fall. Ändere mal den Faktor
um 100...1000 in Richtung langsamer.
Schaltnetzteil schrieb:> Ändere mal den Faktor> um 100...1000 in Richtung langsamer.
100...1000x20ns = 2us - 50us.
Wie soll damit ein "Cycle-by-Cycle" Strombegrenzung im Schalter bei
f=500kHz (1/f=T=2us) realisiert werden?
Ok vielleicht ist der Faktor um 10 zu klein aber ein UC3844 schafft
typ=150ns ... max 300ns ("control to output" propagtion delay) und ein
UCC3804 in weniger (typ. 50ns - 150ns).
Aber die beiden ICs sind auch schon etwas älter.
DCDC schrieb:> Es geht bspw. um das Erkennen von Überstrom im Schalter bei gesättigtem> Transformator... da brauch man das durchaus.
Für das Erkennen und Abschalten bei überströmen im Schalter verwendet
man FET/IGBT-Treiber mit einer sogenannten DESAT-Erkennung. Diese
schalten im Fehlerfall den Schalter direkt ab. Allerdings kann je nach
verwendeter Schaltergeneration ein überleben des Schalters nicht
unbedingt garantiert werden.
Hallo DCDC,
Ein hilfreicher Einstieg könnte Texas Instruments bieten: sie bieten
eine "controlSUITE", in der sich auch eine "powerSUITE" befindet. Laut
Eigendefinition TI "a suite of digital power supply design tools for TI
C2000 real-time microcontroller family".
Außerdem bietet TI auch passende Hardware fürs Prototyping + gute Doku.
Damit sollte ein schneller und günstiger Einstieg möglich sein. Wenn
dann alles läuft und verstanden ist, brauchst du auch keine Hilfe bei
der Suche nach einem passenden µC...
Psoc 4200M
cortex m0 mit op-amps und comparatoren onboard, sowie programmierbarer
digital Hardware (CPLD basiert).
Da könntest du Recht viel intern in Hardware erledigen.
Danke Kioskam für die erste sinnvolle Antwort.
Kioskman schrieb:> Für das Erkennen und Abschalten bei überströmen im Schalter verwendet> man FET/IGBT-Treiber mit einer sogenannten DESAT-Erkennung
Ja das machen wir sonst auch so. Die Idee ist, das man die
Fehlererkennung und Abschaltung gleichzeitig im Mikrocontroller machen
kann. Bspw. der dsPIC33EP16GS202 hat eine 15ns Comparator zum Abschalten
der PWM. Meine Frage zielte daher darauf zu erfahren, welche anderen
Mikrocontroller das evtl. auch haben und zudem eine hochauflösende PWM
bieten.
Gruß DCDC
Danke Noti und Achim,
@Noti: das schaue ich mir mal an.
@Achim: PSOC4 und PSOC5LP habe ich diesbezüglich auch schon angeschaut
bzw. schon realisiert. Problem dort ist, dass die leider keine
hochauflösende PWM haben. Daher müsste ich die Auflösung entweder mit
Dithering erhöhen, was aber auch nur eine andere Art von "limit-cycle"
Oszillation ist oder die PWM analog machen. Die Komparatoren im PSoC
sind mit ca. 50..100ns ausreichend. Der dsPIC hat eine PWM Auflösung von
1.04ns und die XMC4000er teils 150ps.
Gruß DCDC
DCDC schrieb:> Bspw. der dsPIC33EP16GS202 hat eine 15ns Comparator zum Abschalten> der PWM.
Viel entscheidender ist, in welcher Zeit Du den Schalter ausgeschaltet
bekommst. Das Maßgebende wird hier auf jeden Fall die Treiberschaltung
und der verwendete Schalter sein. Denn der Komparator mag mit seinen
15ns super schnell sein, aber das bringt nichts wenn der Schalter selbst
z.B. mehr als 100ns braucht um zu sperren.
Eine andere Geschichte ist dann noch mal die Zykluszeit der Regelung.
Bei den angepeilten 500kHz Schaltfrequenz und z.B. 10us Zykluszeit
(100kHz) der Regelung bist Du 4 von 5 PWM-Takten im Blindflug. Du weißt
also 4 Takte lang nicht wo sich der Strom/ die Spannung in bewegt.
Kioskman schrieb:> Viel entscheidender ist, in welcher Zeit Du den Schalter ausgeschaltet> bekommst. Das Maßgebende wird hier auf jeden Fall die Treiberschaltung> und der verwendete Schalter sein. Denn der Komparator mag mit seinen> 15ns super schnell sein, aber das bringt nichts wenn der Schalter selbst> z.B. mehr als 100ns braucht um zu sperren.
Ja da hast Du recht, die Zeit zum Umladen der Eingangskapazitäten ist
natürlich maßgeblich. Aber das ist ja auch der Grund, weswegen ich einen
schnellen Komparator im Mikrocontroller suche, damit dieses nicht
zusätzlich eine Rolle spielt. Wobei, wie gesagt es vielleicht etwas
langsamer sein kann.
Kioskman schrieb:> Eine andere Geschichte ist dann noch mal die Zykluszeit der Regelung.> Bei den angepeilten 500kHz Schaltfrequenz und z.B. 10us Zykluszeit> (100kHz) der Regelung bist Du 4 von 5 PWM-Takten im Blindflug. Du weißt> also 4 Takte lang nicht wo sich der Strom/ die Spannung in bewegt.
Ja da bin ich mit Dir einer Meinung, dass die Regelung "im Blindflug"
ist. Allerdings ist das bei einer normalen analogen "Voltage-Mode" bzw.
"Average-Current" ja auch nicht viel anders ist, da dort der eigentliche
Regler ja auch nicht zu schnell sein kann um eine "Cycle-by-Cycle"
Strombegrenzung zu machen. Daher suche ich ja auch ein Mikrocontroller
mit Komparator, der unabhängig von der Regelung den Ausgang der PWM
abschalten.
Gerne würde ich auch eine Zykluszeit deutlich kleiner als 10us
realisieren, aber deswegen suche ich ja Informationen zu alternativen
Mikrocontrollern.
Gruß DCDC
Die C2000 uC von TI haben eine Trip Zone, die innerhalb weniger ns die
PWMs ausschalten.
Die haben ferner eine hochauflösende PWM für hohe Schaltfrequenzen. TI
bietet auch eine library für digitale Regelungen (PI Regler, 2p2z), in
der der Regler (optimiert) in Assembler geschrieben ist.
Ich habe sehr gute Erfahrungen mit der C2000 Serie von TI gemacht,
NACHDEM ich mich in den Datenblättern etc. zurechtgefunden habe (hatte
vorher keine Kenntnisse in hardwarenaher Programmierung bzw. den TI uC).
Jetzt möchte ich nicht mehr ohne die auskommen (TMS320F28335 mit FPU.,
und TMS320F28027 ohne FPU)
Melde dich, wenn du weitere Fragen hast.
Für Anfänger wenig geeignet (wie m.M. alle Cortex-M4f), aber erfolgreich
im Einsatz habe ich die XMC4000 von Infineon.
>Gerne würde ich auch eine Zykluszeit deutlich kleiner als 10us>realisieren, aber deswegen suche ich ja Informationen zu alternativen>Mikrocontrollern.
Es kommt sehr darauf an, was du in dieser Zeit alles machen willst und
wie gut der Code optimiert ist. Eine einfache Regelung kriegt ein
Cortex-M4f in der Zeit hin, vorausgesetzt der Code wurde nicht mit einem
im akademischen Umfeld sehr beliebten Codegenerator erzeugt.
LEler
Muss mich ganz klar für den dsPIC aussprechen, sehr schnell und auch
nicht so kompliziert. Zwar "nur" 1.04ns Auflösung der PWM, aber 5 ADC
Wandler mit je mehr als 3 MSPS richtig schnell. In Kombination mit dem
CLC Modul kann man sehr interessante Schaltwandler entwerfen
(dsPIC33EP128GS808). Enwicklungsumgebung ist auch OK.
