וסתי מתח ללא פיצוי: ההתפתחות הנמשכת של פיצוי דיגיטלי

משוב ופיצוי של וסתי מתח
וסתי ספקי כוח ומתח מסורתיים, מסוגלים לייצר מתחי יציאה יציבים עקב שילוב לולאות של בקרה עם משוב שלילי. אתגר עיקרי ליישום נכון של משוב שלילי, הוא הצורך לספק את פיצוי התדירות הנכון הקשור לרשת המשוב. היישומים הראשונים אשר בוצעו בווסתי מתח, השתמשו במעגלים אנלוגיים עבור מעגלי משוב ובקרה. שיפורים מאוחרים יותר בטכנולוגיה, איפשרו למעגלים הדיגיטליים להחליף כמעט את כל הפונקציות האנלוגיות בווסתי מתח וספקי כוח. שילוב מעגלי בקרה אִפשר את הפיתוח של אלגוריתמים אוטומטיים לפיצוי והקלה על הנטל המוטל על מהנדס תכנון אספקת הכוח. פיצוי אוטומטי מהווה שיפור רב לעומת טופולוגיות מסורתיות, אך יש לו עדיין מספר מגבלות עקב הדרישות המוטלות על המעגלים השונים לקבוע את הפרמטרים של הפיצוי. הפיתוחים האחרונים בבקרים דיגיטליים לוויסות מתח יצרו טופולוגיות “ללא פיצוי”. תכנונים ללא פיצוי אלו, מספקים ויסות מתח מעולה יחד עם מניעת הבעיה הקשורה לקביעת הפרמטרים של הפיצוי.

וסתי מתח אנלוגיים
וסתי מתח אנלוגיים דורשים ממהנדס התכנון לקבוע את הערכים של נגדי וקבלי הפיצוי, ואז, להלחים רכיבים אלו בלוחות המעגלים המודפסים. תהליכים אלו של בחירה, מיקום ושינוי של רכיבי פיצוי בודדים, מוסיפים פיגורים בלוח הזמנים וסיכונים לתכנונים של אספקת כוח. יצרנים מפשטים את תהליך בחירת רכיבי הפיצוי על ידי כך שהם מאפשרים ללקוח לבחור נגד וקבל אחד לפיצוי הווסת. אך בעוד אפשרות זו מפשטת את משימות המשתמש, היא מקטינה את הסיכוי לכך שההתנהגות הארעית של זרם העומס כפועל יוצא מכך, תהיה קבילה. התכנון והיישום של וסתי מתח אנלוגיים, הינו תהליך ידני הכרוך בהרבה שעות עבודה, ובכך, הוא גורם לסיכונים ולעלויות בלתי רצויים.

וסתי מתח אנלוגיים עם עטיפות דיגיטליות
קיימים יתרונות בכך שיצרן מעגל משולב מוסיף עטיפה דיגיטלית לווסת מתח אנלוגי, יתרונות הטמונים ביכולת לעצב, לשלוט ולנטר אחדים מהמאפיינים של ספק הכוח. בחירת וסתי מתח אנלוגיים עם עטיפה דיגיטלית, משפרת את העמידה באתגרים ובאיחורים הכרוכים בתכנון עם וסת מתח אנלוגי מסורתי, אך עדיין קיימים סיכונים ועלויות הנובעים מרכיבי הפיצוי.

וסתי מתח אנלוגי
טופולוגיית וסת מתח אנלוגי יכולה לתת בידי המשתמש יכולת מלאה בקביעת התצורה, הבקרה ויכולת הניטור, באמצעות ממשק תוכנה. וסתי מתח אנלוגי רבים, מתוכננים באופן המאפשר למשתמש לבחור זוג מקדמים (tap coefficients) יחסיים, אינטגרליים ונגזרים (Proportional, Integral and Derivative – PID) ולא רכיבי פיצוי פיזיים, למתן פיצוי עבור לולאה משוב וסת המתח. עם טופולוגיות אלו, הסיכונים ואיחורי ההלחמה ופירוק ההלחמה וההלחמה מחדש שלאחר מכן) של הנגדים והקבלים, נמנעים, מאחר ומשתמשים במקדמי ה-PID כבפונקציות תוכנה. טכניקות פיצוי באמצעות תוכנה, מקטינות רבים מסיכוני ואיחורי ההלחמה של הרכיבים, אך מהנדס התכנון עדיין נדרש לידע נרחב בתורת הפיצוי על מנת להפיק מידיו תכנון מיטבי.

וסתי מתח דיגיטליים עם פיצוי אוטומטי
שיפורים בווסתי מתח דיגיטליים, כוללים שילוב טופולוגיית פיצוי אוטומטית המונעת את הצורך בידע וניסיון בטכניקות פיצוי. וסתים אלו יכולים לקבוע את הפיצוי המיטבי (ערכים עבור Kp, Ki ו-Kd) עבור המעגל הנדון כאשר מספקים כוח לווסת או בכל עת אחרת בה נשלחת פקודת תוכנה ליחידה לחשב מחדש את הפיצוי. טכניקות פיצוי מונעות את העלויות, הסיכונים והאיחורים שבטופולוגיה הדורשת ממהנדס התכנון לקבוע את ערכי הפיצוי.

התקדמות נוספת בנושא הפיצוי בתכנונים ללא פיצוי
טופולוגיית פיצוי וסת מתח דיגיטלי העולה על זו המעניקה פיצוי אוטומטי, היא זו אשר אינה דורשת פיצוי כלל. חברת CUI מציעה משפחות של מודולים נקודת עומס דיגיטלית (Digital Point-of-Load – POL) המבוססת על טכנולוגיה ללא פיצוי. המודולים POL מסוג NDM3Z-90, מהווים את הדוגמה האחרונה לכך. מודולים אלו קובעים את התגובה לשינויים בזרמי עומס באמצעות ניטור ושינוי המטען הנמסר לעומס על בסיס מחזורי. טכניקה זו מאפשרת לווסת המתח למטב את התגובה לשינויים בעומס בכל מחזור מיתוג ללא שימוש בפיצוי לולאת משוב. טופולוגיה ללא פיצוי הנה טופולוגיה מתקדמת עקב זמן האחזור הקצר הכרוך בתגובה לשינויים בעומס. זמן אחזור קצר מושג באמצעות מימוש נתיב אות מהיר יותר כמפצה בנוסף לנתיב האות האיטי המסורתי. ארכיטקטורת העברת מטען ממחזור למחזור, משלבת אף היא מאפייני תגובה לא ליניארית לשינויים בעומס לקבלת ויסות מתח יציאה מצוין ממודולי ה-POL בהשוואה למה שאפשר היה לקבל באמצעות פיצוי לולאת משוב מסורתית יותר. יתרון אחד בזמן אחזור קצר וטכניקות תגובה לא ליניארית לשינויים בעומס, הוא ההקטנה הנדרשת במספר קבלי הניתוק ביציאה. קבלי ניתוק מספקים בקרת שינויים בתדירויות העולות על אלו אשר עבורם וסת המתח יכול להגיב. זמן אחזור קצר ותגובה לא ליניארית לשינויים בעומס של הארכיטקטורה ללא פיצוי, מרחיבים את תחום התדירות היעיל של וסת המתח, ובכך, מצטמצם מספר קבלי הניתוק הנדרשים להשיג את התגובה הרצויה לשינויים של מודול POL הדיגיטלי, את השטח אותו הם תופסים, ואת עלותם.

פתרונות אספקת כוח מתקדמים ללא מומחיות בספקים
טכניקות הפיצוי התקדמו מאד מאז הימים של שיטות העבודה הידניות “נסה ושגה” בהן השתמשו בתכנונים אנלוגיים טהורים. המורכבות הטמונה באספקת כוח למוליכים למחצה המתקדמים של היום, יחד עם מחזורי תכנון קצרים והולכים, הניעו התפתחויות בשיטת הפיצוי. הטכנולוגיה האחרונה אשר בה משתמשים במודולים לאספקת כוח דיגיטליים של חברת CUI, יחד עם ממשק משתמש גרפי קל לתפעול, המוצע אף הוא על ידי חברת CUI, מאפשרת עתה מחזורי תכנון מהירים ללא ידע מתקדם בספקי כוח.

למידע נוסף בנוגע למודולים POL ללא פיצוי, הנך מוזמן לבקר באתר החברה.