Регулируемый БП на Atmega328p

[MihaNix]

Идея такая:
Имеется импульсный блок питания для светодиодов 12 Вольт.
Регулировка напряжения, без срыва генерации осуществляется в диапазоне от 10.7 до 15,2 Вольт.
Использую его как зарядное устройство для свинцово-кислотных АКБ и как блок питания для 12 В электроники.
Сейчас регулировка осуществляется только по напряжению, переменным резистором.
Появилась идея это дело автоматизировать, прикрутить плавную регулировку тока и напряжения кнопками.
Решил собрать все на базе контроллера Atmega328p и компаратора LM358AD.
Набросал такую схему:
https://disk.yandex.ru/i/a9yzLJVSsrWUoQ
Пояснения к схеме:
Вх(-), Вх(+) - входы питания с диодного моста импульсного блока питания.
OP1, OP2 - выход на светодиод оптопары.
Вых(-) - выход питания.
Регулировка должна осуществляться напряжением, уровень которого формируется посредством подачи шим сигнала на входы компаратора через RC-фильтр.
Ard(I) - Вход регулировки по току.
Ard(V) - Ard(I) - Вход регулировки по напряжению.
R6-R10 - токовый шунт 0,22 Ом.
R5, R14, R16, R18, R20, C3, C5, C7, C9 - Эл-ты RC-фильтра входа по току.
R3, R15, R17, R19, R21, C4, C6, C8, C10 - Эл-ты RC-фильтра входа по напряжению.
Оптопара PC817.
Прошу совета по правильности схемы, какие косяки исправить, пересчитать номиналы?
Буду рад за конструктивную критику и помощь!

[Martin76]

Вы сначала узнайте, захочет блок питания работать при выходном напряжении около нуля. При стабилизации тока может быть такая ситуация. Например ни один флайбэк не захочет. И схема управления тоже не захочет при нуле работать. Огромные многозвенные RC цепочки фильтрации ШИМ совсем ни к чему, достаточно одиночной в каждой цепи.

[MihaNix]

Около ноля работу не предполагал. Мне вполне достаточен ранее описанный диапазон - 10.7 до 15,2 Вольт.
По поводу RC-цепочки. Предполагаю работу ШИМ на частоте 3-4 кГц, несколько звеньев думал поставить, чтобы избавиться от серьезных пульсаций. Как бы организовали RC-фильтр вы?

[Динозавр]

MihaNix, Общий провод фильтров (он же контроллера?) вместе нижним выводом R5 подключить к Вых(-).
Просадка напряжения под нагрузкой будет меньше.
При токоограничении напряжение может стать менее 10,7В (минимального) с последующим срабатыванием защиты ШИМа по питанию (переход в режим импульсной генерации).
Входы и выходы RC цепочек поменял бы местами, это уменьшит влияние последующей цепочки на предыдущую (параметры фильтра будут ближе к расчётным).
Это так же устранит подключение конденсаторов к инвертирующим входам ОУ и позволит работать цепям коррекции ОУ.

[Martin76]

Около ноля работу не предполагал.

Ограничение тока предполагает такой режим. Напряжение и ток неразрывно связаны. Единственный способ уменьшать ток нагрузки - это уменьшать напряжение на ней. При малом сопротивлении нагрузки для сохранения заданного тока напряжение может быть очень небольшим.

[MihaNix]

Динозавр, Общий провод контроллера перенес. Общий и R5, по вашему совету перенес в сеть "Вых(-)".
Конденсаторы в RC-фильтрах поменял. От большего номинала к меньшему.
Изменились параметры фильтра. Пересчитаю, скину скрин схемы.
У контроллера запланировал отдельное питание от дежурки, стабилизированные 5 Вольт.
Martin76, Сейчас блок питания у меня работает в режимах по току от 0,2 до 8 А. Вроде ведет себя стабильно, только выпрямительный диод жутко греется на больших токах.
Планирую в дальнейшем ограничить диапазон регулировки от 0,2 до 4 Ампер.

[MihaNix]

https://disk.yandex.ru/i/9MR7hMjbqp1o4w
Изменил схему.
Нашел несколько ошибок.
Возможно где-то заблуждаюсь, но примерные цифры у меня получились таковы.
По току эл-т U1.1
Токовый шунт сопротивлением 0,22 Ом.
При токе 8А - падение напряжения 1,76 В.
4А - 880 мВ.
0,25А - 55мВ.
На выходе RC-фильтра.
При ШИМ 95% заполнения - 850 мВ.
При 5% заполнения - 54 мВ.
В начальный момент времени ток нагрузки на выходе микроконтроллера примерно 7,5 мА.

По напряжению эл-т U1.2
Делитель расчетные значения.
При верхнем плече 20кОм, нижнем 6,8кОм.
Входное напряжение 15,75 В - выход 4 В.
Вход 11,1 В - выход 2,82 В.
ШИМ, регулировка напряжения:
85% заполнение - 4,0 В.
75% заполнение - 3,5 В.
В начальный момент времени ток нагрузки на выходе микроконтроллера примерно 15 мА.
Может где чего пропустил, неправильно понял?

[Динозавр]

MihaNix, Токовый шунт вернуть на старое место.
Между выходами RC фильтров и инвертирующими входами ОУ включить резисторы 1кОм .
Тем самым ОТДЕЛИТЬ конденсаторы фильтров, чтобы могли работать цепочки коррекции ОУ
(в них уменьшить резисторы до 1 кОм).
Посмотреть осциллографом переходные процессы наброса - сброса нагрузки, подобрать их точнее.
(Настроить ПИ регуляторы напряжения и тока, при желании).
R8,10 заново подобрать.

[MihaNix]

Токовый шунт вернуть на старое место.

Динозавр, Вот так?
https://disk.yandex.ru/i/YAmxzdjB6hBfIw
Отредактировал RC- фильтр, сглаживающий ШИМ.
По напряжению при шунтирующем резисторе на выходе в 15к - оказалось достаточно конденсаторов.
Цепь регулировки по току, если уменьшить емкости, то пульсации наблюдаются, шунтирующий резистор выбрал 470 Ом, чтобы вписаться в необходимый диапазон по напряжению, равным падению напряжения на токовом шунте. Чтобы перекрыть по возможности необходимый мне диапазон регулирования.
Резисторы в 1к добавил после последней емкостью фильтра и перед шунтирующим резистором цепи.
Входное сопротивление ОУ, как понимаю велико и им можно пренебречь при отладке фильтров?

На инвертирующем входе U1.1
При 95% заполнения - 850 мВ.
При 5% заполнения - 54 мВ.
Максимальный ток нагрузки на выходе микроконтроллера примерно 7,5 мА.

На инвертирующем входе U1.2
заполнение 90% - 4,0 В.
заполнение 63% - 2,84 В.
Максимальный ток нагрузки на выходе микроконтроллера примерно 15 мА.

Обратную связь ОУ не считал, собезьянничал - за основу изначально брал вот это https://www.radiokot.ru/circuit/power/supply/36/.
Имею в виду цепь между инвертирующим входом и выходом ОУ.
К ним относилось: "уменьшить резисторы до 1 кОм"?

Полноценно собрать и отладить пока нет возможности.Надеюсь пока отловить заметные глазом ошибки на схеме.
Могу выходы перепутать и т.п., сомневаюсь в правильности своих размышлений по схеме...
Попалась Arduino nano в руки, пока с ней экспериментирую.

[Динозавр]

MihaNix, Ard(GND) на Вых(-) см. выше.
---К ним относилось: "уменьшить резисторы до 1 кОм"?---
При большой их величине увеличивается Пропорциональная составляющая ПИ регулятора (стоит поинтересоваться),
это большое усиление и следовательно склонность к автоколебаниям.

[MihaNix]

[uquote="Динозавр",url="/forum/viewtopic.php?p=4526267#p4526267"]MihaNix, Ard(GND) на Вых(-) см. выше.[/uquote]

Спасибо!
До меня долго доходит, что и где поправить.
Особенно про перенос токового шунта.

По поводу ПИ, не понял с первого раза, что вы имели в виду обратную связь в ОУ.
Почему-то мысли пошли про программный ПИД, контроллером
Схему поправил.

[Динозавр]

MihaNix, Общий провод RC фильтров тоже на Вых(-).
Вых(-) это общая точка схемы, относительно неё отсчёт:
1 напряжений Задания (с выхода фильтров),
2 напряжений ООС по напряжению и току (с нижнего плеча делителя и шунта),
3 выходного напряжения.
Для настройки ПИ регулятора используют переменный резистор и конденсатор заведомо бОльшей ёмкости,
например 10мкФ.(10мкФ * 1кОм = 10мс)
Наброс нагрузки при использовании простейшего цифрового осциллографа вручную или выключателем с минимальным "дребезгом".
Резистором установить минимальное перерегулирование, затем уменьшать ёмкость до некоторого (допустимого)
увеличения выброса переходной характеристики.

[MihaNix]

Итоговая схема получилась такая.

[Динозавр]

MihaNix, НЕТ ООС по ТОКУ ??
Правый вывод R3 подключить к Левому выводу Шунта, а не к ОБЩЕЙ точке (было в предыдущем варианте).
В реальном монтаже Общая точка должна быть похожа на Точку , к которой Звездообразно подключены
Низкопотенциальные провода Заданий , ООС и выходная клемма . Это если по феншую.

[MihaNix]

[uquote="Динозавр",url="/forum/viewtopic.php?p=4527165#p4527165"]MihaNix, НЕТ ООС по ТОКУ ??[/uquote]
Не понимаю вопроса.

[Динозавр]

MihaNix, ---Не понимаю вопроса---
От удивления поставил ?? вместо точки , т.к. в предыдущем варианте R3 был подключен правильно.
Поправок больше нет.

[MihaNix]

Динозавр, Спасибо огромное за помощь!!!
С теорией похоже закончил. Буду к практике приступать. Это у меня как всегда - долгострой.
Думаю начать осваивать SMD монтаж, поэтому компоненты в основном планирую использовать типоразмера 1206, электролиты К50-35, подстроечный в корпусе 3266P,