Может кто-нибудь объяснить этот интерфейс АЦП микроконтроллера (для чтения напряжения солнечной панели)?

9

Я пытаюсь понять функциональность схемы, найденной в TIDA-00121 (вы можете скачать файл дизайна здесь ) интерфейс микроконтроллера

солнечные панели

Я предполагаю, что это связано с тем фактом, что фотогальванический элемент не связан напрямую с землей (обратный ток может быть отключен, когда напряжение на солнечной панели слишком низкое, чтобы предотвратить протекание обратного тока в панель)

Что касается передаточной функции (из исходного кода ), то напряжение на стороне микроконтроллера равно:

V = 0,086045Pv-0,14718475 В (PV - напряжение на панели).

это было извлечено из того факта, что Vref = 2,39,10 бит АЦП и уравнения исходного кода:

Напряжение на панели = 36,83 * PV - 63

чтобы проверить мои предположения, из исходного кода:

Напряжение аккумулятора = BV * 52,44

который дает напряжение на стороне микроконтроллера делителя напряжения батареи:

V = 0,122BV, который является коэффициентом деления напряжения (сеть 14K / 100K)

Вопрос в том:

  1. Какова роль транзисторной сети pnp?
  2. Как рассчитать передаточную функцию напряжения на стороне микроконтроллера?

Большое спасибо.

FHLB
источник

Ответы:

20

Какова роль транзисторной сети pnp?

введите описание изображения здесь

Это преобразователь дифференциального напряжения в ток с последующей нагрузкой (R34 и R35). Напряжение между P + и P- устанавливает напряжение на R31. Это (минус 0,7 вольт) устанавливает напряжение на R33, и это заставляет ток вытекать из коллектора (в значительной степени независимо от того, какую нагрузку имеет коллектор).

Учитывая значения R33, R34 и R35, любое напряжение, установленное на R33, появляется на R35, но уменьшается на 3: 1.

Важно отметить, что это напряжение заземлено, что делает его подходящим для АЦП. Так что здесь происходит смещение уровня.

Энди ака
источник
1
Ваш последний пункт - главное преимущество перед простым резистивным делителем?
Арсенал
2
@ Арсенал способность измерять «плавающее» напряжение и формировать измерительный сигнал с привязкой к земле является жизненно важной для АЦП с привязкой к земле. Конечно, вы можете уменьшить P + и P- и измерить, используя два АЦП, а затем вычесть в цифровом виде.
Энди ака
2
Другое преимущество заключается в том, что при значительном перенапряжении на P + / P- транзистор будет насыщаться и АЦП не будет поврежден от перенапряжения.
pgvoorhees
2
@fhlb Всегда ли MOSFET заземляет PV, вы должны спросить себя, и, если это не так, важно ли измерять PV?
Энди ака
1
Если напряжение PV слишком низкое и P + связано с верхней шиной нагрузки, то P- должно быть выше 0 вольт, следовательно, диод не может проводить.
Энди ака
2

Я все еще запутался в целях использования этой схемы. Я думал, что подключение внутреннего диода mosfet (Q1) такое же, как и заземление солнечной панели (напряжение считывается равным напряжению панели минус падение напряжения на диоде Q1).

Это верно, когда система работает, но система не всегда работает.


Моя попытка провести реинжиниринг системы и объяснить процесс, который приводит к необходимости дифференциальных измерений.

Эта система явно рассчитана на высокую эффективность при высоких уровнях мощности, поэтому все коммутационные устройства в тракте электропитания представляют собой N-канальные усилители, а менее эффективные диоды и P-канальные усилители исключаются.

Блок-схема показывает понижающий преобразователь между панелью и аккумулятором. http://www.ti.com/diagrams/rd/schematic_tida-00121_20140129112304.jpg . Этот понижающий конвертер, по-видимому, образован Q2, Q3 и L1.

Проблема связана с тем, что на корпусе диода Q2 понижающий преобразователь не может предотвратить обратную подачу, если напряжение на панели падает ниже напряжения батареи. Это обратное кормление должно быть заблокировано.

Конечно, можно использовать диод или P-fet для предотвращения обратного кормления, но, как я уже сказал, они неэффективны. Можно использовать N-Fet на верхней стороне, но тогда для этого понадобится чип-драйвер высокой стороны. Поэтому они решили заблокировать обратное кормление с помощью N-mosfet на нижней стороне (Q1).

Отключение Q1 позволяет заблокировать обратную подачу, но это означает, что панель больше не заземлена. Во время нормальной работы P- находится на земле, но когда система "выключена" из-за недостатка света, P- может быть выше земли. Все еще потенциально полезно иметь возможность контролировать напряжение панели, когда система выключена.

Таким образом, дифференциальная схема используется для считывания напряжения панели, сначала преобразовывая дифференциальное напряжение в ток, а затем преобразуя этот ток обратно в напряжение с одним концом.

Питер Грин
источник
Когда Q1 выключен, P-сеть не плавает, вместо этого она подключена к земле с помощью внутреннего диода Q1. P + будет равно напряжению панели минус падение напряжения на диоде. Разве простая сеть делителя напряжения не подключена напрямую к P + Достаточно ли постоянно считывать напряжение панели? Конечно, программное обеспечение должно добавить это падение напряжения, когда Q1 выключен. Это смущает!
Latchup
P- не может быть значительно ниже уровня земли из-за диода корпуса Q1, но он может быть выше уровня земли, если Q1 выключен, напряжение на панели достаточно низкое.
Питер Грин