Trong đề tài này em xử dụng chíp PSoC cho việc điều chế tín
hiệu sin PWM. PSoC là từ viết tắt của cụm từ tiếng anh
Programmable System on Chip, nghĩa là hệ thống khả trình trên một chíp. Các chíp chế tạo theo công nghệ PSoC cho phép thay đổi được cấu hình đơn giản bằng cách gán chức năng cho các khối tài nguyên có sẵn trên chíp. Hơn nữa nó còn có thể kết nối tương đối
mềm dẻo các khối chức năng với nhau hoặc giữa các khối chức năng với các cổng vào ra. Chính vì vậy mà PSoC có thể thay thế
cho rất nhiều chức năng nền của một hệ thống cơ bản chỉ bằng một chíp đơn. Thành phần của chip PSoC bao gồm các khối ngoại vi số và tương tự có thể cấu hình được, một bộ xử lý 8 bit, bộ nhớ chương trình (EEPROM) có thể lập trình được và bộ nhớ RAM
khá lớn. Việc cấu hình cho chip như thế nào là tùy thuộc vào người
lập trình thông qua một số thư viện chuẩn. Người lập trình thiếp
lập cấu hình trên chíp chỉ đơn giản bằng cách muốn chip có những
chức năng gì thì kéo chức năng đó và thả vào khối tài nguyên số
hoặc tương tự, hoặc cả hai tùy theo từng chức năng (phương pháp
lập trình kéo thả). Việc thiết lập ngắt trên chân nào, loại ngắt là gì,
các chân vào ra được hoạt động ở chế độ như thế nào đều tùy thuộc
vào việc thiết lập của người lập trình khi thiết kế và lập trình cho PSoC. Với khả năng đặt cấu hình mãnh mẽ này, một thiết bị điều
khiển, đo lường có thể gói gọn trên một chíp duy nhất. Chình vì lý
do đó, hãng Cypress MicroSystems đã không gọi sản phẩm của
mình là vi điều khiển (μC) như truyền thống, mà gọi là “thiết bị
PSoC” (PSoC device), và họ hy vọng rằng với khả năng đặt cấu
hình mạnh mẽ, người sử dụng sẽ có được những thiết bị điều
khiển, thiết bị đo có giá rẻ, kích thước nhỏ gọn và sản phẩm PSoC
của ho sẽ thay thế được hầu hết các thiết bị dựa trên vi xử lý hoặc vi điều khiển đã có từ trước đến nay.
Chíp PSoC (CY8C29Xxxx) cung cấp:
- Bộ vi xử lý cấu trúc Harvard
o Tốc độ vi xử lý lên đến 24MHz
o Lệnh nhân 8 bit × 8 bit, thanh ghi tích lũy là 32 bit o Hoạt động ở tốc độ cao mà năng lượng tiêu hao ít o Dải điện áp hoạt động từ 3.0 đến 5.25V
o Điện áp hoạt động có thể giảm xuống 1.0V sử dụng chế độ kích điện áp
o Hoạt động trong dải nhiệt độ -40oC đến 85oC
- Các khối ngoại vi có thể được sử dụng độc lập hoặc kết hợp
o 12 khối ngoại vi tương tự có thể được thiết lập để làm các nhiệm vụ sau:
Các bộ ADC lên đến 14 bit
Các bộ DAC lên đến 9 bit
Các bộ lọc và các bộ so sánh có thể lập trình được (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o 8 khối ngoại vi số có thể được thiết lập để làm các nhiệm vụ:
Các bộ định thời đa chức năng, đếm sự kiện, đồng
hồ thời gian thực, bộ điều chế độ rộng xung có và không có dải an toàn (deadband)
Các module kiểm tra lỗi (CRC module)
Hai bộ truyền thông nối tiếp không đồng bộ hai
chiều
Các bộ truyền thông SPI Master hoặc Slave có thể
cấu hình được
Có thể kết nối với tất cả các chân vào ra - Bộ nhớ linh hoạt trên chip
o Không gian bộ nhớ chương trình Flash từ 4K đến 16K,
phụ thuộc vào từng loại chíp với chu kỳ ghi xóa cho bộ
nhớ Flash là 50.000 lần
o Không gian bộ nhớ RAM là 256 ký tự
o Chíp có thể lập trình thông qua chuẩn nối tiếp (ISSP)
o Bộ nhớ Flash có thể được nâng cấp từng phần
o Chế độ bảo mật đa năng, tin cậy
o Có thể tạo được không gian bộ nhớ Flash trên chip lên tới 2,034 byte
o Các chân vào ra ba trạng thái sử dụng Trigger Schmitt
o Đầu ra logic có thể cung cấp dòng 25mA với điện trở
treo cao hoặc thấp bên trong
o Thay đổi được ngắt trên từng chân
o Đường ra tương tự có thể cung cấp dòng tới 40mA
o Đường ra đa chức năng có từ 6 đến 44 chân tùy thuộc
vào từng chip
- Xung nhịp của chip có thể lập trình được
o Bộ tạo dao động 24/48MHz ở bên trong (độ chính xác
là 2,5%, không cần thiết bị ngoài)
o Có thể lựa chọn bộ dao động ngoài lên tới 24MHz
o Bộ tạo dong động thạch anh 32,768kHz bên trong
o Bộ tạo dao động tốc độ thấp bên trong sử dụng cho (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Watchdog và Sleep - Ngoại vi được thiết lập sẵn
o Bộ định thời Watchdog và Sleep phục vụ chế độ an
toàn và chế độ nghỉ
o Module truyền thông I2C Master và I2C Slave tốc độ tới
400kHz
o Module phát hiện điện áp thấp được cấu hình bởi người
sử dụng
- Công cụ phát triển
o Bộ lập trình và bộ mô phỏng với đầy đủ chức năng
o Mô phỏng ở tốc đô cao
Chương 17: Thiết kế bộ nguồn
Để xác định yêu cầu về công suất của bộ nguồn chung ta phải đánh giá các nguồn tiêu hao công suất. Các nguồn đó là:
- Tổn hao điều khiển các van công suất
- Yêu cầu công suất cho việc tạo tín hiệu điều khiển
- Tổn thất tĩnh của IC lái và tổn thất dịch mức
- Tổn thất trên diode boostrap
- Các tổn thất phụ khác như cho led báo, …
Vì có 6 van IGBT nên tổn thất điều khiển cho các van này Ps
được xác định bởi công thức sau:
Ps = 6 × Qg × Vge × f (25)
Trong đó Qg là điện tích cần để mở và khóa một IGBT trong
một chu kỳ. Vge là biên độ điện áp giữa cực G và cực E và f là tần sô băm xung. Trong trường hợp xấu nhất, giá trị của Qg có thể lấy
bằng 80nC trong họ module này, giá trị điện áp lớn nhất cho phép
của điện áp cực G là 20V và tần số trong những ứng dụng điều
khiển động cơ điện lớn nhất là 20kHz. Từ đó giá trị lớn nhất có thể
của Ps là:
Ps = 6 × 80 × 10-9× 20 ×20 × 103 ×103 ≈ 200(mW)
Tổn thất khi dẫn trong diode boostrap được cho bởi công thức:
Trong đó Qd là điện tích chuyển qua diode nạp co tụ boostrap. Vd là điện áp rơi trên diode và f là tần số PWM. Những diode này chứa trong module vì thế tất cả các thông số đều được cho trong
datasheet của nhà sản xuất. Qd có giá trị là 100nC, điện áp lớn nhất rơi trên diode khi phân cực thận là 1V và tần số băm xung vẫn là 20kHz. Thay vào công thức trên ta được: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pd ≈ 6(mW)
Như vậy công suất tổng tiêu hao trên IC lái là:
Pt = Ps + Pd + Pic = 200mW + 6mW + 100mW = 306 (mW) Nhân giá trị trên với hệ số dữ trữ bằng 2 cộng với các công suất
phụ khác la cần một công suất xấp xỉ 1W với nguồn 15V.
Đối với mạch điều khiển và mạch đo dòng điện phản hồi, mạch
theo dõi nhiệt độ, công suất yêu cầu lấy xấp xỉ 1,5W. Các mạch này đều sử dụng nguồn 5V.
Như vậy yêu cầu về nguồn như sau:
- Hai mức điện áp đầu ra là 5VDC và 15VDC - Công suất đối với nguồn s5VDC là 1,5W
- Công suất đố với nguồn 15VDC là 1W. Như vậy công suất
nguồn yêu cầu là 2,5W.
Từ phân tích trên, em chọn phương án sử dụng IC ổn áp 7805 và 7815. Sơ đồ nguyên lý:
Hình (1-10): Sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp
Chương 18:
Giải thuật và lưu đồ thuật toán