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標(biāo)題: 單片機(jī)PWM輸出控制MOS管給電池充電問(wèn)題 [打印本頁(yè)]

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-20 07:18
標(biāo)題: 單片機(jī)PWM輸出控制MOS管給電池充電問(wèn)題
請(qǐng)教各位青年才俊：
用單片機(jī)的PWM控制MOS管給電池充電，一個(gè)AD采樣電池電壓，一個(gè)AD采樣電流。
流程如下：
1，采樣電池電壓，根據(jù)電池電壓來(lái)確定是：預(yù)充（涓流），恒流充電，恒壓充電，終止。分別對(duì)應(yīng)不同的輸出電流要求。
2，采樣電流反饋電壓，根據(jù)1得來(lái)的要求做對(duì)比，調(diào)整PWM脈寬。
3，PWM輸出。
4，循環(huán)1-3.

電流反饋電阻是100mR,電流波動(dòng)范圍要求50mA.
A/D:10BIT ,參考電壓：2V
LSB檢測(cè)電壓：1.9mV.

目前PWM: 200K HZ，單片機(jī)的主頻：8MHZ，最小計(jì)時(shí)0.125US，按200KHZ的速度，則PERIOD=40,也就是說(shuō)DUTY增加1，其實(shí)調(diào)整的比例是：2.5%

問(wèn)題：
現(xiàn)在的輸出電流不穩(wěn)定，不受控。已排除硬件外圍問(wèn)題。

疑問(wèn)：
1，更改脈寬后，電流要多久才發(fā)生變化？假如我檢測(cè)到電流比要求的小，那么我調(diào)整脈寬增加，那么電流什么時(shí)候才會(huì)增加，假如在我下次調(diào)整脈寬之后才增加，那么是不是中間又會(huì)調(diào)整一次？
2，按邏輯流程，其實(shí)控制比較簡(jiǎn)單，但是不知道為什么電流控制非常不理想。

麻煩各位幫忙看下，謝謝！

作者: 人工置頂員 時(shí)間: 2021-11-21 00:31
頂一下

作者: TTQ001 時(shí)間: 2021-11-22 04:50
帶電壓電流環(huán)的PWM穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證電流環(huán)的穩(wěn)定性，斜率補(bǔ)償很重要。

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-22 07:25
自己頂下

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-23 06:41

TTQ001 發(fā)表于 2021-11-22 04:50
帶電壓電流環(huán)的PWM穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證電流環(huán)的穩(wěn)定性，斜率補(bǔ)償很重要。

謝謝，聽得不是很明白，能否詳細(xì)描述下斜率補(bǔ)償是怎么處理？

謝謝

作者: qinlu123 時(shí)間: 2021-11-23 16:14
電流不受控到底不受控到什么程度，你的控制周期是多少，控制算法是什么，ADC的讀取周期是多少，濾波算法是什么

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-23 16:39

qinlu123 發(fā)表于 2021-11-23 16:14
電流不受控到底不受控到什么程度，你的控制周期是多少，控制算法是什么，ADC的讀取周期是多少，濾波算法是 ...

要求充電電流波動(dòng)+/- 50mA,但是電流波動(dòng)有時(shí)候幾百mA.
控制PWM的脈寬周期我試過(guò)8ms,32ms,250ms等間隔時(shí)間調(diào)整一次，都不行。
控制算法我的正文部分有描述，如果你說(shuō)的是PID之類的，那就沒(méi)有，這種芯片ROM資源都少，沒(méi)辦法用PID之類的。而且市面上有做好的，也是普通芯片，也沒(méi)有用PID之類。
ADC讀取電池電壓是250ms間隔。
ADC讀取電流反饋電壓有試過(guò)8ms，32ms，250ms等等。
濾波的話就是連續(xù)采樣10次，去掉最小值，最大值，然后去平均值。

作者: Y_G_G 時(shí)間: 2021-11-23 17:12
你這是產(chǎn)品還是DIY?
如果是DIY,直接一個(gè)充電IC搞定,不要把簡(jiǎn)單事情搞復(fù)雜
如果是產(chǎn)品,這就有點(diǎn)扯了,一個(gè)PWM給電池充電的完整電路下來(lái),至少有5塊錢的成本吧
一片5A充電電流的鋰電池充電IC(其它電池也是差不多),成本也就5塊左右,但事就省下很多了
鋰電池的基礎(chǔ)知識(shí),你還是要多學(xué)習(xí)一下
1:預(yù)充,這個(gè)是恒流小電流充電,電流沒(méi)有絕對(duì)規(guī)定值,C/20也行吧,C/30也行.....,一般電池電壓3.0V以下進(jìn)行
2:快速恒流充電,這個(gè)是大電流充電階段,充電電流一般最大為1C,一般電池電壓在3.85V以下進(jìn)行
3恒壓,電池電壓達(dá)到3.85V之后開始以4.20V電壓恒壓充電,不管電流是多少
4,結(jié)束充電,當(dāng)充電電流低于C/10時(shí),可以結(jié)束充電,再充意義不大
如果你還不知道這C/10,C/20什么意思,那........

單片機(jī)方面,不管你PWM頻率是多少,充電電流和電池電壓都是不穩(wěn)定的,濾波是肯定要的,不然ADC出來(lái)的數(shù)據(jù)跳來(lái)跳去的
首先是PWM輸出濾波,然后是ADC結(jié)果濾波
如果你對(duì)我說(shuō)不理解,那先放棄吧,去學(xué)一下基礎(chǔ)知識(shí),學(xué)好了再接手這個(gè)項(xiàng)目

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-23 19:01

Y_G_G 發(fā)表于 2021-11-23 17:12
你這是產(chǎn)品還是DIY?
如果是DIY,直接一個(gè)充電IC搞定,不要把簡(jiǎn)單事情搞復(fù)雜
如果是產(chǎn)品,這就有點(diǎn)扯了,一個(gè)P ...

謝謝你的回復(fù)。其實(shí)我的想法跟你差不多，用顆充電IC即安全又省事。
但是成本這塊的話應(yīng)該是有節(jié)省的，本身IC必須要帶AD,PWM，如果連帶把充電IC省了就節(jié)約了，外圍的話用充電IC也需要電感這些元器件，該產(chǎn)品目前基本都是用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)充電。
鋰電池的這個(gè)充電各階段還是有所了解。

其實(shí)流程什么的是非常簡(jiǎn)單的，如果你做過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的話，可以分享下你是如何處理，比如PWM頻率，濾波等等這些。

作者: Y_G_G 時(shí)間: 2021-11-24 00:02

linpeng1981 發(fā)表于 2021-11-23 19:01
謝謝你的回復(fù)。其實(shí)我的想法跟你差不多，用顆充電IC即安全又省事。
但是成本這塊的話應(yīng)該是有節(jié)省的，本 ...

沒(méi)有這么干過(guò),所以就沒(méi)有什么好經(jīng)驗(yàn)可言
你可以試一下用PMOS管PWM控制,輸出先濾波,電流取樣電阻放在電池的負(fù)極,這樣的話電池電壓和充電電流可能會(huì)相對(duì)穩(wěn)定,至少理論上是這樣的,你參考一下

作者: qinlu123 時(shí)間: 2021-11-24 07:51

linpeng1981 發(fā)表于 2021-11-23 16:39
要求充電電流波動(dòng)+/- 50mA,但是電流波動(dòng)有時(shí)候幾百mA.
控制PWM的脈寬周期我試過(guò)8ms,32ms,250ms等間隔時(shí) ...

給電池充電不用PID也行畢竟負(fù)載比較穩(wěn)定，ADC采樣盡量快點(diǎn)濾波盡量多點(diǎn)，每做完一次濾波再改變占空比。比如你1ms采集一個(gè)AD值采集100個(gè)做平均濾波，那么就是100ms算一個(gè)平均值，算完平均值之后再根據(jù)這個(gè)值去改變占空比。做任何控制，PWM占空比的改變周期（也就是控制周期）和反饋數(shù)據(jù)的采集周期（多久計(jì)算一次濾波）是息息相關(guān)的。你目前電流波動(dòng)大是因?yàn)殡娏鲾?shù)據(jù)采集太少濾波也太少。你可以做個(gè)實(shí)驗(yàn)，如果固定占空比不變（在保證安全的前提下）看電流波動(dòng)范圍有多大，如果波動(dòng)范圍滿足要求就意味著你可以通過(guò)努力來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，如果固定占空比都不能滿足要求那么就是沒(méi)戲了。

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-24 08:36

Y_G_G 發(fā)表于 2021-11-24 00:02
沒(méi)有這么干過(guò),所以就沒(méi)有什么好經(jīng)驗(yàn)可言
你可以試一下用PMOS管PWM控制,輸出先濾波,電流取樣電阻放在電池 ...

非常感謝你的回復(fù)及建議，目前這部分的硬件電路我們是參考大批量出貨的成品，電路這塊應(yīng)該是成熟的。
我所有的問(wèn)題其實(shí)就來(lái)自軟件方面跟硬件反饋：
如：PWM的脈寬調(diào)整一個(gè)最小單位，比如2.5%
1，PWM調(diào)整后，多長(zhǎng)時(shí)間電流會(huì)變化？
2，電流變化多少？

因?yàn)檫@2個(gè)因素決定了波動(dòng)范圍。

至于ADC采樣濾波這些是最基本要保證可靠的前提，這部分我已經(jīng)先驗(yàn)證。
但是上述2點(diǎn)很難測(cè)試，所以想看看有沒(méi)有人做過(guò)，給出我沒(méi)有注意到的方面。

PCB板還要等幾天才能調(diào)試，到時(shí)候看結(jié)果再跟你分享，謝謝。

作者: Y_G_G 時(shí)間: 2021-11-24 12:55

linpeng1981 發(fā)表于 2021-11-24 08:36
非常感謝你的回復(fù)及建議，目前這部分的硬件電路我們是參考大批量出貨的成品，電路這塊應(yīng)該是成熟的。
我 ...

在電池充電這一塊,并不需要什么高速運(yùn)算呀,就像樓上說(shuō)的,你可以增加ADC的次數(shù),取平均值,再去改變占空比
但這都是理論上的,實(shí)際的操作是要有實(shí)際數(shù)據(jù)作為參考的
電池充電的各個(gè)階段的電壓和電流并不是要絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的,對(duì)于時(shí)間來(lái)說(shuō),差個(gè)一兩分鐘也沒(méi)事,這期間,是有很多時(shí)間給單片機(jī)的
PWM調(diào)整之后,充電電流馬上就跟著變化了,比如你增加了1%占空比之后,可以在增加之后進(jìn)行130次的ADC,然后去掉最大和最小值,再平均,得出電流
而且,隨著電池電壓的增加,充電電流是慢慢變小的,所以,你也不用增加占空比之后電流過(guò)大,完全可以5秒或者更長(zhǎng)時(shí)間調(diào)節(jié)一次充電電流,不需要PID的,除非你對(duì)PID很拿手,那自然是好
對(duì)于占空比,你肯定要有一組實(shí)際的數(shù)據(jù),比如電池電壓3.0V時(shí),1C充電電流的占空比是多少,一次完整充放電的數(shù)據(jù)......之類的

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-24 19:36

qinlu123 發(fā)表于 2021-11-24 07:51
給電池充電不用PID也行畢竟負(fù)載比較穩(wěn)定，ADC采樣盡量快點(diǎn)濾波盡量多點(diǎn)，每做完一次濾波再改變占空比。比 ...

非常感謝，可以按你說(shuō)的測(cè)試下，很有可能是AD值取樣數(shù)太少，因?yàn)橹徊帕?0個(gè)點(diǎn)，然后8ms就改變一次占空比了。有試過(guò)250ms間隔采樣，但是采樣點(diǎn)還是10個(gè)點(diǎn)。有可能濾波效果并不好。
謝謝。

作者: linpeng1981 時(shí)間: 2021-11-24 19:39

Y_G_G 發(fā)表于 2021-11-24 12:55
在電池充電這一塊,并不需要什么高速運(yùn)算呀,就像樓上說(shuō)的,你可以增加ADC的次數(shù),取平均值,再去改變占空比
...

非常感謝你的回復(fù)。等PCB板好了后按各位的建議測(cè)試下。到時(shí)候有了結(jié)果再向各位匯報(bào)情況。謝謝了。

作者: 好吧gjktyg 時(shí)間: 2024-7-24 17:23
這種情況只能使用單片機(jī)外部中斷或者讓單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)然后輸出一個(gè)恒定的占空比試試

作者: coody_sz 時(shí)間: 2024-7-25 13:53
上PID吧，妥妥的。

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