Kann jemand diese ADC-Schnittstelle des Mikrocontrollers erklären (zum Ablesen der Solarpanel-Spannung)?

Ich versuche, die Funktionalität einer Schaltung in TIDA-00121 zu verstehen (Sie können die Designdatei hier herunterladen ).

Ich gehe davon aus, dass dies damit zu tun hat, dass die PV nicht direkt mit Masse verbunden ist (der Rückstrom-Mosfet kann ausgeschaltet werden, wenn die Spannung des Solarpanels zu niedrig ist, um zu verhindern, dass ein Rückstrom in das Panel fließt).

Für die Übertragungsfunktion (vom Quellcode ) entspricht die Spannung auf der Mikrocontrollerseite:

V = 0,086045Pv-0,14718475V (PV ist die Panel-Spannung).

Dies wurde aus der Tatsache extrahiert, dass Vref = 2,39,10 Bit ADC und der Quellcode-Gleichung:

Panel Spannung = 36,83 * PV - 63

um meine Annahmen aus dem Quellcode zu überprüfen:

Batteriespannung = BV * 52,44

was zu einer Spannung auf der Mikrocontrollerseite des Batteriespannungsteilers führt:

V = 0,122BV, das ist das Spannungsteilerverhältnis (14K / 100K-Netzwerk)

Die Frage ist:

Welche Rolle spielt das PNP-Transistornetzwerk?
Wie berechnet man die Übertragungsfunktion der Spannung auf der Mikrocontrollerseite?

Vielen Dank.

— fhlb
quelle

Antworten:

Welche Rolle spielt das PNP-Transistornetzwerk?

Es ist ein Differenzspannungs-Strom-Wandler, gefolgt von einer Last (R34 und R35). Die Spannung zwischen P + und P- stellt eine Spannung über R31 ein. Dies (minus 0,7 Volt) setzt eine Spannung über R33 und bewirkt, dass ein Strom aus dem Kollektor fließt (weitgehend unabhängig davon, welche Last der Kollektor hat).

Bei den Werten von R33, R34 und R35 erscheint die an R33 eingestellte Spannung an R35, jedoch um 3: 1 reduziert.

Wichtig ist, dass diese Spannung auf Masse bezogen ist, sodass sie für den ADC geeignet ist. Es handelt sich also um eine Pegelverschiebung.

— Andy aka
quelle

Ist Ihr letzter Punkt der Hauptvorteil gegenüber einem einfachen Widerstandsteiler?

— Arsenal

@Arsenal Die Fähigkeit, eine "schwebende" Spannung zu messen und ein erdbezogenes Messsignal zu erzeugen, ist für einen erdbezogenen ADC von entscheidender Bedeutung. Natürlich können Sie sowohl P + als auch P- ablegen und mit zwei ADCs messen und dann digital subtrahieren.

— Andy aka

Der andere Vorteil besteht darin, dass bei einer groben Überspannung über P + / P- der Transistor gesättigt wird und der ADC durch die Überspannung nicht beschädigt wird.

— pgvoorhees

@fhlb Erdet der MOSFET immer die PV, die Sie sich fragen müssen, und wenn dies nicht der Fall ist, ist es wichtig, die PV zu messen?

— Andy aka

Wenn die PV-Spannung zu niedrig ist und P + an die obere Schiene der Last gebunden ist, muss P- höher als 0 Volt sein, damit die Diode nicht leiten kann.

— Andy aka

Ich bin immer noch verwirrt über den Zweck, diese Schaltung zu verwenden. Ich dachte, dass der Anschluss der internen Diode des Mosfets (Q1) der Erdung des Solarpanels entspricht (die gelesene Spannung entspricht der Spannung des Panels abzüglich des Diodenspannungsabfalls des Q1).

Das ist wahr, wenn das System in Betrieb ist, aber das System nicht immer in Betrieb ist.

Mein Versuch, das System zurückzuentwickeln und den Prozess zu erklären, der dazu führt, dass eine Differenzmessung erforderlich ist.

Dieses System ist eindeutig auf einen hohen Wirkungsgrad bei hohen Leistungspegeln ausgelegt, daher sind alle Schaltgeräte im Leistungspfad N-Kanal-Mosfets, die weniger effizienten Dioden und P-Kanal-Mosfets werden vermieden.

Das Blockschaltbild zeigt einen Abwärtswandler zwischen dem Bedienfeld und der Batterie. http://www.ti.com/diagrams/rd/schematic_tida-00121_20140129112304.jpg . Dieser Tiefsetzsteller scheint aus Q2, Q3 und L1 gebildet zu sein.

Das Problem ist auf die Body-Diode von Q2 zurückzuführen. Der Tiefsetzsteller kann eine Rückspeisung nicht verhindern, wenn die Panel-Spannung unter die Batteriespannung fällt. Diese Rückfütterung muss blockiert werden.

Man könnte natürlich eine Diode oder einen P-Fet verwenden, um ein Rückfüttern zu verhindern, aber wie gesagt, diese sind ineffizient. Man könnte einen N-Fet auf der hohen Seite verwenden, aber dann würde man einen High-Side-Treiberchip dafür benötigen. Deshalb beschlossen sie, die Rückfütterung durch die Verwendung eines N-Mosfets auf der niedrigen Seite (Q1) zu blockieren.

Durch Ausschalten von Q1 kann die Rückspeisung blockiert werden, das Panel ist jedoch nicht mehr geerdet. Während des normalen Betriebs befindet sich P- am Boden, aber wenn das System aufgrund von Lichtmangel "ausgeschaltet" ist, kann P- höher als der Boden sein. Es ist möglicherweise immer noch nützlich, die Panel-Spannung überwachen zu können, wenn das System ausgeschaltet ist.

Daher wird eine Differenzschaltung verwendet, um die Panel-Spannung zu lesen, indem zuerst die Differenzspannung in einen Strom umgewandelt und dieser Strom dann wieder in eine Single-Ended-Spannung umgewandelt wird.

— Peter Green
quelle

Wenn Q1 ausgeschaltet ist, schwebt das P-Netz nicht, sondern ist über die interne Diode von Q1 mit Masse verbunden. P + ist gleich der Panelspannung abzüglich des Diodenspannungsabfalls. Ist ein einfaches Spannungsteilernetzwerk, das direkt an P + angeschlossen ist, nicht ausreichend, um die Spannung des Panels jederzeit abzulesen? Natürlich sollte die Software diesen Spannungsabfall hinzufügen, wenn Q1 ausgeschaltet ist. Das ist verwirrend!

— Latchup

P- kann aufgrund der Körperdiode von Q1 nicht signifikant unter der Erde liegen, aber es kann über der Erde liegen, wenn Q1 ausgeschaltet ist und die Panel-Spannung ausreichend niedrig ist.

— Peter Green