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一種智能化逆變電源的設(shè)計(jì),新手也可以學(xué)

欄目:電源知識(shí) 發(fā)布時(shí)間:2021-07-01
隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和電源技術(shù)的發(fā)展,逆變器電源逐漸以體積小、重量輕、功率大、集成度高、輸出組合便利等優(yōu)點(diǎn)而成為電子電路電源的首選。在實(shí)際的工作環(huán)境中
隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和電源技術(shù)的發(fā)展,逆變器電源逐漸以體積小、重量輕、功率大、集成度高、輸出組合便利等優(yōu)點(diǎn)而成為電子電路電源的首選。在實(shí)際的工作環(huán)境中,特別是在一些工業(yè)場(chǎng)所中,電磁環(huán)境十分惡劣,常常有異常情況出現(xiàn),例如過(guò)電壓、瞬態(tài)脈沖沖擊波、強(qiáng)電磁輻射等,這些都有可能擊毀電源,影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。接下來(lái)由寶威特以微處理機(jī)為核心的“透明”電源檢測(cè)技術(shù)輔以提高開(kāi)關(guān)電源抗過(guò)電壓、抗干擾性能的手段,設(shè)計(jì)了一種具有保護(hù)和監(jiān)控功能的逆變器電源。


1 設(shè)計(jì)思路
隨著電子設(shè)備對(duì)電源系統(tǒng)要求的日益提高,研究廉價(jià)的具有監(jiān)視、管理供電電源功能的開(kāi)關(guān)電源愈來(lái)愈顯得必要。本文在綜合考慮電源各種技術(shù)性能和對(duì)自身的安全要求以及開(kāi)關(guān)電源性能的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出了一種新型實(shí)用的帶有過(guò)電壓檢測(cè)和保護(hù)裝置的智能化電源。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)實(shí)際了對(duì)過(guò)電壓的檢測(cè),并能記錄每次過(guò)電壓的瞬時(shí)值和峰值,可啟動(dòng)備用電源供電,實(shí)現(xiàn)對(duì)電子電路的保護(hù)作用。
(2)具有抗沖擊能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、帶液晶屏數(shù)字監(jiān)視的特點(diǎn),同時(shí)通過(guò)RS485通信接口與管理計(jì)算機(jī)通訊能實(shí)現(xiàn)“透明”電源的工作和保護(hù)等功能。
(3)能實(shí)時(shí)顯示輸出電壓、電流的大小,過(guò)電壓的次數(shù)、大小以及必要的參數(shù)設(shè)置信息。
(4)通過(guò)接口與后臺(tái)或遠(yuǎn)端PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。


智能化電源的核心由顯示板、CPU板、通信板、備用電源板、過(guò)電壓檢測(cè)板、鍵盤(pán)、通信轉(zhuǎn)接板組成。裝置的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)電壓的峰值檢測(cè),尤其是過(guò)電壓的檢測(cè)。本文提出了一種基于單片機(jī)的過(guò)電壓檢測(cè)和峰值電壓檢測(cè)方法,實(shí)驗(yàn)證明它滿(mǎn)足了對(duì)檢測(cè)的快速性和精確性的要求。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件框架如圖1所示。在正常的情況下,220V的交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流、濾波、DC/DC變換、穩(wěn)壓電路后可得到一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓,基本上是一個(gè)開(kāi)關(guān)電源;當(dāng)有過(guò)電壓時(shí),過(guò)電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)過(guò)電壓檢測(cè)電路檢測(cè)和峰值電壓保持電路保持,控制電源回路,斷開(kāi)正常工作的交流電路,同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)啟動(dòng)備用電源工作,以及完成對(duì)過(guò)電壓的瞬時(shí)值和峰值的測(cè)量。

2.1 過(guò)電壓檢測(cè)電路
過(guò)電壓對(duì)于電源來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常有害的信號(hào),雷電等引起的瞬時(shí)高電壓如果不加遏制,直接由電源引入RTU(遠(yuǎn)程終端設(shè)備)則會(huì)影響其電源模塊的正常工作,使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常,嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞模塊,燒壞元器件(IC)。

過(guò)電壓保護(hù)的基本原理是在瞬態(tài)過(guò)程電壓發(fā)生的時(shí)侯(微稱(chēng)或納秒級(jí)),通過(guò)過(guò)電壓檢測(cè)電路對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。過(guò)電壓檢測(cè)電路中主要的元件是壓敏電阻。壓敏電阻相當(dāng)于很多串并聯(lián)在一起的雙向抑制二極管。電壓超過(guò)箝位電壓時(shí),壓敏電阻導(dǎo)通;電壓低于箝位電壓時(shí),壓敏電阻截止。這就是壓敏電阻的電壓箝位作用。壓敏電阻工作極為迅速,響應(yīng)時(shí)間在納秒級(jí)。

當(dāng)有過(guò)電壓信號(hào)產(chǎn)生時(shí),壓敏電阻被擊穿,呈現(xiàn)低阻值甚至接近短路狀態(tài),這樣在電流互感器的原級(jí)產(chǎn)生一個(gè)大電流,通過(guò)線圈互感作用在副級(jí)產(chǎn)生一個(gè)小電流,再通過(guò)精密電阻把電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào);這個(gè)信號(hào)輸入到電壓比較器LM393后,電壓比較器LM393輸出高電平,經(jīng)過(guò)非門(mén)A輸出的控制脈沖1控制電源回路,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)電源電路,啟動(dòng)備用電源??刂泼}沖2送到單片機(jī)的中斷中,單片機(jī)控制回咱啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,采樣過(guò)電壓的瞬時(shí)值。

2.2 峰值電壓采樣保持電路
峰值電壓采樣保持電路由一片采樣保持器芯片LF398和一塊電壓比較器LM311構(gòu)成。LF398的輸出電壓和輸入電壓通過(guò)LM311進(jìn)行比較,當(dāng)Vi>V0時(shí),LM311輸出高電平,送到LF398的邏輯控制端8腳,使LF398處于采樣狀態(tài);當(dāng)Vi達(dá)到峰值而下降時(shí),Vi<V0,電壓比較器LM311輸出低電平,LF398的邏輯控制端置低電平,使LF398處于保持狀態(tài)。由于LM311采用集電極開(kāi)路輸出,故需接上拉電阻。由過(guò)電壓檢測(cè)電路輸出端送來(lái)的脈沖控制電路開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通,沒(méi)有過(guò)電時(shí)采樣電容放電,否則采樣電路一直跟蹤峰值的變化。

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