准备的过程
知识框架
对于电赛而言,最基本的要求就是单片机的使用,这在 b 站上有一万个教程,本文就不再叙述这方面的内容。作者从一个小白的视角入门,一步步的去分享作者准备电源方面的过程。
这里作者大概按模块去分享,首先就是交直流变换,也是最基础的,其次就是驱动模块、采样模块,这三块算是完成基础指标所必需的。
首先,电源最基础的电路结构就是 DCDC ACDC DCAC,说简单点就是直流和交流变来变去,这里先说最基础的 DCDC,就是我更喜欢叫双向直流电压变换,因为比较一步到位。
DCDC
试想下,输入、输出、直流电,这三者组合在一起不难想象出 DCDC 就是完成输入输出升压或降压的一个电路,最常用的就是 buck(降压)和 boost(升压)这两个电路,其实还有 LDO,不过相对上面两个来说不太常用,此处按下不表。
DCDC 也是最常见的题型。
buck 电路图如下:
这是一个简单的拓扑图,电感电容电阻都没有给出具体的值,只要选的合理就能不会影响最终效果。直接甩出结论:现在假定占空比是 0.6,那么 Vo=0.6Vi。
boost 电路同理,下面是它的电路图:
现在假定占空比是 0.6,那么 Vi=0.6Vo。
具体为什么在 CSDN 上有个巨给力的手撕 buck、boost 电路的文章,算是从公式的角度去推导了一遍,作者没什么实力也去手撕,跟着看完之后最大的感悟就是电感储能的性质导致了升压与降压,如果两个分开看不容易理解这句话,下面是双向 DCDC 的拓扑:
虽然看起来比较乱,但这个拓扑算是把 buckboost 整合到一起,左到右是 BUCK,右到左是 BOOST,升压的过程是利用电感储能的性质,先对电感充电,再利用电感和电压源一起放电,而降压就是先对电感充电,然后电感单独放电。
以上就是最基础的 DCDC 电路,算是 the way to E 的敲门砖,包括后续的驱动电路也是以这个为模板的。
DCAC
直流电怎么变成交流电呢?首先我们要明确 AC,指的只要是有正负变换的就算交流电,所以在完成指定波形之前,最重要的就是要完成正负电压的变换。
先看最简单的 DCAC 拓扑
下面是其波形图
不难看出,我们想要使输出的电压有正有负,只需要保证在 R 上的电流有从左向右的,也有从右向左的,一个 H 桥就能做到。当然这只是最最最最简单的,好比 1+1=2 的难度,当后续的题目要求输出正弦波,输出三相正弦等等等等,我们就需要抠一些细节了,比如输出正弦波。
可以看下面这个拓扑及其输出的波形