控制电源（共12篇）
控制电源 篇1
使用这个简单的装置,免去每次插拔电池插头的麻烦。
我一直很喜欢修理旧电台,同时希望即便在停电时候也能使用电池继续通联,这是推动我进行这个小制作的两个主要原因。
我使用的电台之一是Ten-Tec Triton IV电台, 这个电台是全固态电台,可以使用电池供电,它的接收部分效果很好,并且足够省电;在使用电池供电进行发射时能够输出足够功率,最使我满意的是这个电台没有使用单片机,不用担心程序丢失。
但是这个电台最大的问题是电源——电台前面板没有电源开关,如果你要关闭电台,只能拔掉电源连接线。并且,由于电台本身没有电源开关, 即便使用交流电源供电,也只有在配合Ten-Tec262电源适配器使用时才能通过关闭电源开关的方式关闭电台注1。
Triton IV电源适配器电源开关通过控制交流输入端开关来控制电台开关,在当时,电源开关的设计无法承受13.8V,超过20A的电流。Triton IV不是唯一有这个问题的电台,其他Ten-Tec电台, 如Omni系列,Corsair系列和Argosy系列同样具有这个问题。另外,我的Heathkit SB-104电台同样有这个问题。事实上,很多老型号的全固态电台都有这个问题。
解决问题
我的解决方法如图1所示,使用一个电源控制器控制电台电源开关。控制电台电源的开关安装在电台前面板上, 通过导线连接到控制器上,控制内部继电器吸合,由继电器控制电台电源通断。但是,像这种大电流继电器在吸合时需要的电流也很可观,在使用电池供电时,为保持继电器吸合消耗的电能是一笔不小的浪费。
一种巧妙的改进
C1:1000μF,16V 电解电容 C2:0.01μF C3:0.1μF C4:220μF,16V 电解电容 D1:1N4002 DS1:发光二极管 F1:20A 汽车用刀形保险丝Q1:IRF510 功率 MOSFET R1:150Ω,1W R2:15KΩ,1/4W R3:10KΩ,1/4W R4,R5:1KΩ,1/4W RY1:T-90 Omron 继电器
在电路中,我使用功率MOSFET Q1来控制继电器电源。 Q1通过电台电源开关控制,控制电压经限流电阻R3连接到Q1的栅极。在开关断开瞬间R2用来对Q1栅极放电,在开关断开后电阻R4将Q1栅极接地,防止Q1受干扰导通。同时R4还有一个作用。由于R4,在电源开关上会流过约2m A电流,这样可以确保电源开关接触良好。
电容C1在继电器线圈上电瞬间呈短路状态,确保继电器能够正常吸合。在吸合之后,电容C1通过继电器线圈放电, 恢复为断路状态,此后电流通过R1限流后提供给继电器线圈,电流足够保持继电器吸合状态。继电器维持吸合状态需要的电流大大小于吸合瞬间需要的电流,大约只有吸合瞬间电流的一半,通过这种方式可以降低继电器正常工作时的电流消耗。对于我使用的继电器,正常吸合电流为90m A, 使用上述电路,吸合后工作电流只有40m A。虽然听起来不是很多,但在几个小时或几天的通联中能够为你省下若干瓦时的电量。
除此之外,电路中还包括一个指示灯DS1,指示电源控制器工作状态。有人会说,这个指示灯也会增加功耗,所以如果你想尽可能降低电源控制器自身功耗,也可以省掉指示灯。二极管D1用来吸收继电器断开瞬间的反向电动势。
为减小射频干扰和其它噪声,我在电路中增加了电容C2,C3和C4。出于安全考虑,我在电路中增加了20A ATC刀形保险丝。对于Triton IV电台,还需增加额外的磁断路器注2。
制作远程电源控制器
我使用双面印刷电路板制作的电源控制器。你也可以购买套件制作注3。套件安装很简单,除R1外,多数元件参数要求都不严格。你可以用你能找到的参数相近的元件代替。对于R1,如果阻值太大,继电器RY1不能保持吸合, 太小会增加控制器自身功耗。经过测试,对于我使用的继电器150Ω 电阻比较合适。你也可以使用Potter&Brumfield T90继电器,Mouser的元件编号是655-T90S1D12-12。 另外一种比较便宜的继电器的Mouser编号是655-T90N1D12-12。
控制继电器的功率MOSFET对静电敏感,所以在安装到电路板之前需要注意防止静电,特别是在家中铺有地毯的情况下。在安装之后就不用太担心静电问题了。
如果你对自己有信心,也可以采用洞洞板或搭棚方式制作,这都没问题。但对于初学者,在PCB上进行制作仍然是最简单的方式。实际上,我发现这个小装置很好用,到目前为止我已经制作了超过十个电源控制器。
功能测试
将PCB上的元件安装好之后,进行简单测试确保元件安装正确。你需要一台13V带限流的电源适配器。不要直接接上电池测试。如果元件有问题或连错线,电池提供的电流足以把PCB板铜箔烧断。
在连上电源后,电源控制器应该没有反应。短接PSW1和PSW2两端,你能听到继电器“咔嗒”一声,同时指示灯亮。用电压表测量“TO RADIO”点和地之间的的电压应为 +13V左右,断开PSW1和PSW2,继电器触点断开, LED指示灯熄灭。
为验证C1和R1构成的改进电路的效果,你可以先将R1断开,然后短接PSW1和PSW2,继电器会短暂吸合然后松开,这是由于C1在吸合瞬间呈短路状态,提供了继电器吸合需要的电流,但在吸合后不能保持电流流过。将R1接回电路中,这时继电器可通过R1得到维持吸合状态需要的电流。
元件焊好之后,我用从Radio Shack买到的塑料盒安装PCB,然后使用Anderson Powerpoles连接器连接到电池。 在电台一端使用相应的连接器连接到电台。较老型号的电台, 如Triton IV,使用的是Jones连接器,较新型号的电台使用的是4脚Molex连接器。
不仅仅为电台设计
这个控制器不仅可用于控制电台电源,在其他需要控制低压大电流的场合同样可以使用。现在我的温室通风风扇, 操作台照明灯已经改用电源控制器控制开关,并且我还计划使用电源控制器控制车载VHF功放电源。
现在,我可以在电台前面板控制电台电源开关,就和新型电台一样,再也不用每次插拔电池插头了!
控制电源 篇2
第一步：连接电源开关控制线。电源开关控制线英文标示为“POWER SW”或“PW”。主板对应的插针也标有“PW”或“PW ON”字样。主板控制线是没有极性的，顺插还是反插都一样。不过最好是把有标示的一面朝外，以便以后维修时好辨认。
第二步：连接复位开关控制线。复位开关控制线的英文标示为“RESET SW”或“RST”。
第三步：连接硬盘指示灯连接线。硬盘工作状态指示灯在机箱前面板，其实就是一个发光二极管，它的英文标示为“HDD LED”或“HDLED”。
第四步：连接电源指示灯连接线。电源指示灯也在前面板上，发光的颜色一般为绿色。该连接线同样为两根，英文标示为“POWER LED”或“PL”。目前很多主板上用来插电源指示灯的插针有3根，如果将主板上的3根插针依次排为1、2、3，我们只须将连接线插在1号与3号插针上即可。另外，许多机箱中这两根线插槽部分是独立的，不能标注英文。不过一般机箱只提供上述4种控制线，前3种一般都有英文标注，剩下两根自然就是电源指示灯连接线了。
第五步：连接机箱喇叭连接线。机器启动时发出的“嘀”声就是靠机箱中的喇叭发出的，机箱喇叭有两根连接线，英文标示为“SPEAKER”或“SK”。主板安排给机箱喇叭的插针有4根，一般只需将连接线插在1、4号插针上。
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控制电源 篇3
【摘要】通过对逆变电源的数学模型分析，以电感电流和电容电压为反馈量进行闭环控制。双环控制方案的电流内环扩大逆变器控制系统的带宽，使得逆变电源动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。最后，通过仿真和实验结果，表明所设计的双环控制策略具有电流跟踪快速，电压稳定稳定的特点。
1 引言
交流移动设备使用量越来越多，如何将直流电源变为稳定的电能提供给设备已成为研究热点。近年来4G技术的快速发展，移动应急通信基站需要大量的逆变电源。在研项目正在建设一个移动电源研究平台，将直流电通过一台逆变电源转变成设备所需的交流电源，该逆变器是系统的一个关键部件。在此为移动逆变电源研究平台设计了以电感电流和电容电压为反馈变量双闭环的控制策略，通过该逆变电源，为移动交流用电设备提供稳定可靠的电能。
2 逆变电源的工作模式
逆变电源工作在如图1所示的四象限模式下，实现能量从交流侧移动设备和储能电池的双向流动。一、三象限逆变电源向移动负载设备输出电能，二、四象限逆变电源从移动设备回收能量。
3 逆变电源的模型
电流内环控制结构框图如图3，经过电流霍尔采集逆变电源输出电流 与设定电流值 做差运算，通过 调节，产生给定信号 。设定电压 前馈叠加电容电压，在输出滤波电感上得到电流控制信号。可得电流环传递函数
图4 电压外环控制结构框图
电压外环控制结构框图如图4，经过电压霍尔采集输出电压信号 与设定值 做差运算，通过 调节，产生给定信号 。电感电流信号前馈得到电流的误差信号 ， 乘上电流霍尔系数1/ ，叠加电感电流，在输出电容上形成输出电压信号。可得电压环传递函数
5 仿真与实验
逆变电源的参数如下，直流侧电源电压Vd = 200V，开关频率10KHz，三角载波峰值5V，电流霍尔0.2V/A，电压霍尔100：1，滤波电感1mH，滤波电容30uF，负载20Ω。仿真波形如下
图5在0.0875秒，设置负载突变为10Ω。输出电压的动态响应过程为2m秒，动态响应速度快，波形质量无明显变化。图6带整流桥负载，输出电压波形谐波低，电能质量高。
6 结论
双环控制方案的逆变电源动态响应加快，带宽范围大，输出电压的谐波含量小，非线性负载适应能力强。
参考文献：
[1]郭志坚，于少娟，兖文字PWM逆变器双闭环控制的仿真研究[J]工业控制计算机.1013（8）：77-78.
[2]杨旭，裴云庆，王兆安.开关电源技术[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
控制电源 篇4
传统的线性稳压电源[1,2,3]具有稳定性能好、输出电压纹波小、使用可靠等优点, 但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态, 为了保证输出电压稳定, 其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差, 导致调整管的功耗较大, 电源效率很低, 一般只有45%左右。另外, 由于调整管上消耗较大的功率, 所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器, 很难满足现代电子设备发展的需要。开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源, 通过控制开关的占空比来调整输出电压。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备, 是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源形式。
方案设计
本设计基本要求:实时监控电源的输出电压和输出电流。通过RS485通信接口与上位机监控系统通信, 上位机可实时监控电源的工作状态和各种参数。具有输出过压、过流以及过热等多种检测和保护电路, 带有告警指示灯可以在线设置和修正电源的参数和运行状态。具有自动均流功能, 可以实现系统的任意扩展, 满足现场实际需要。指标要求采用大功率电源设计, 输出电源0~100伏, 输出电流10A采用4组并联, 最大输出电流40A各组电流不平衡误差小于5%。
设计主要分为三个主要部分:主电路部分、控制电路部分和监控电路部分。其中主电路部分包括:输入回路、功率开关桥、输出回路三部分。www.eepw.com.cn 2013.9输入回路将交流电通过整流模块变换成含有脉动成分的直流电, 然后通过电容使得脉动直流电变为较平滑的直流电。功率开关桥将滤波得到的直流电变换为高频的方波电压, 通过高频变压器传送到输出侧。最后, 由输出回路将高频方波电压滤波成为所需要的直流电压或电流, 主回路进行正常的功率变换所需的触发脉冲由控制电路提供。
在本系统中采用四路电源并联, 由于每个模块的结构相同, 故在下面框图中, 只画出来了一个模块。其余三个模块跟下图中的模块并联, 并同时受监控电路控制。在本设计中, UC3825作为控制电路的核心, 产生P WM波以控制主电路的电压输出。UC3907芯片作为均流控制系统的核心, 用于保障四个模块的输出电流保持在稳定状态, 使系统处于最佳的状态。我们采用STC 8 0 S 5 2单片机作为监控电路的核心, 单片机的任务是采集每一个模块的输入电压和输出电压、电流, 并将其数据通过通信接口电路上传给上位机, 相反, 上位机同样可以通过此电路设置系统的输出参数。系统一个模块的示意图如图1所示。
均流控制系统设计
大功率电源系统需要采用若干台开关电源并联, 以满足负载功率的要求, 并联系统中, 每个变换器只处理较小的功率, 降低了应力, 提高了系统的可靠性。由于大功率负载需求和分布式电源系统的发展, 开关电源并联技术的重要性日益增加。但是并联的开关变换器模块间需要采用均流措施, 它是实现大功率电源系统的关键。用以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配, 防止一台或多台模块运行在电流极限 (限流) 状态。在本设计中, 采用基于最大值电流自动均流法的集成芯片UC3907作为均流控制系统的核心。
电路工作过程如下:UC3907的调节放大器将模块自身的电流和均流母线的电流相比较, 当模块自身的电流小于均流母线的电流, 即它为从模块时, 调节器使基准电压升高100m V, 使输出电压增大, 对应的输出电流增大。当模块自身的电流和均流母线的电流差不别不大时, 该模块有可能是主模块。但是下一次, 该模块又可能是从模块, 如此循环往复。在本设计中输出电流最大值为10A, 采用电阻来检测电流。根据芯片资料, UC3907内部电流放大器的输出最高电压可达5V。为此, 我取4V。根据测算, 此时需要送给UC3907检测的电压为0.2V。UC3907内部的驱动放大器将电压放大器输出电压转换成电流信号送给光耦电路。根据所选择的光耦电路参数, 光耦电路原方电流应小于1 m A。根据芯片资料和调试经验, 可以得到相关参数。R1=330kΩ, R2=2kΩ, R3=10kΩ, R 4=7 kΩ, R 5=1 0 kΩ, R 6=5 kΩ, R7=10kΩ, C1=C2=0.22μF。
系统的主电路设计
主电路的结构如图3所示。
V1为施加在原变绕组上的电压幅值, 本设计中取640V。电路工作频率为30k Hz, T=33.4ms, tON为导通时间, 根据计算的占空比, 我们暂取11ms。SC为磁芯截面积:。将这些数据带入 (1) 中得到N1为65。同理可以计算得出副边绕组匝数为42。其中整流二极管的选择是因为输出二极管工作于高频状态 (3 0 k H z) , 所以应选用快恢复二极管。高频变压器副边的输出最高电压峰值为:
所以加在输出整流二极管上最高的反压为705.7V。输出整流二极管流出的电流即为流过输出滤波电感的电流, 所以其有效值为11.51A。所以根据以上分析, 同时考虑一定的裕量, 选取RURU3O12O作为输出二极管。该二极管的耐压为120V, 额定电流为30A。控制和保护单元电路的设计采用PWM (脉冲宽度调制) 作为控制方式。在本系统中我们选用的PWM集成控制器为UC3825。UC3825适用于电压型或电流型开关电源电路, 实际开关频率可达到1MHz, 输出脉冲的最大传输延迟时间为50ns, 具有两路大电流推拉式输出, 具有软启动控制功能, 并具有良好的保护功能。并采用IR2110作为驱动芯片。过流保护我们采用了三重保护:一是在系统的输入级的三相交流引入处安置熔断保险管, 在系统出现短路和其它意外重大故障的时候切断外部电源的输入以保护系统免受损坏;二是在用于控制软启动的触发器后级安置熔断保险管, 以防止启动浪涌电流的过大而破坏功率器件;三是系统的最主要的过流保护部分, 通过对系统电流的检测来控制PWM信号脉宽从而达到过流保护的目的。在本设计中, 监控单元采用STC80S52单片机作为控制核心。系统主监控模块作为一个独立的模块, 可以监控整个电源系统各单元的运行状况, 具有对系统的运行参数进行采集、显示及设置的功能。监控单元还能不断接受上位机的送来的命令, 并根据命令对电源系统进行操作或者将电源系统的运行参数反送给上位机, 完成远程控制。
系统主控制程序设计
系统主控制程序流程图如图所示。
系统实际测试
(1) 稳压测试
测试条件:Uin=15V, 负载由1kΩ减少到2Ω (表1) 。 (2) 均流测试 (表2) 。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础数字部分[M]北京:高等教育出版社.2006.1
[2]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1996.1
控制电源 篇5
摘要：针对常规晶闸管并联谐振中频电源存在的在熔炼期内输出功率达不到额定功率的问题，设计了一种对DC/AC逆变器采用调节功率角φ的触发控制电路，配合原有的AC/DC相控双闭环控制电路，可以使中频熔炼电源实现高效控制。关键词：中频电源；功率因数角φ调节；关断时间控制
1 概述
常规中频电源是由AC/DC可控整流器与单相DC/AC电流型并联谐振逆变器组成的，它在感应加热熔炼过程中的正常工作如图1所示，是以负载电路中的电流iH超前其电压uH为前提条件的。逆变电路中晶闸管的超前触发时间应大于晶闸管关断时间，即
t>（γ＋δ）/ω （1）
式中：γ为晶闸管换流重叠角；
δ为恢复角；
ω为中频电源角频率。
设β为超前触发角，为保证安全换流，应考虑安全裕量角θ，则
β=γ＋δ＋θ （2）
负载电流iH的基波超前其电压uH的角度?称为负载超前功率因数角，从图1（b）可见
φ=γ/2＋δ＋θ （3）
当中频电源用于熔炼金属时，其被熔炼材料大多为铁磁材料，负载电路的谐振角频率ω随炉温升高而增大。从式（2）可知，这会导致超前触发时间
t=β/ω=(γ＋δ＋θ)/ω
减少，也会使超前功率因数角φ变小，若换流重叠角γ及θ不变，这意味着晶闸管的关断恢复角δ减小，因而有可能导致逆变失败。可见，当实际恢复关断时间减小时，为确保电源的安全运行，要及时调节触发角β或超前功率因数角φ。
2 中频电源实现高效控制原理
中频电源用于熔炼时，其理想运行状况应是保持熔炼期尽可能有较大的.功率输出或恒功率输出，以迅速提高炉温，减少热损，缩短熔炼时间，提高单产和效率。但在实际熔炼金属过程中，由于被熔炼材料的磁导率和电导率都随温度的变化而变化，将引起负载等效电阻RH改变，使熔炼过程大部分时间达不到设计的最大输出功率（即Pdmax=UdmaxIdmax）。
事实上，从图1（a）主电路组成框图可看出，要实现恒功率输出，只要让等效直流电阻Rd(Rd=Ud/Id)与中频负载电路阻抗匹配就行，即当RH变化时，采用某种方法使Rd不变，这样中频输出功率便不会随RH变化而变化。
根据并联谐振中频电源Rd，RH及φ的相互关系式
Rd≈0.81cos2φRH （4）
可知当负载电路等效电阻RH变化时，只要调节功率角φ，就可
控制电源 篇6
摘 要：为使工业现场设备电源实现网络控制，设计了一款基于STM32的网络电源控制系统，给出了系统软硬件设计方案。系统采用主控制器STM32F103及以太网控制器ENC28J60进行网络互联，采用μIP协议栈进行网络数据通信。进行了网络电源控制测试实验，结果表明可通过以太网对设备电源进行远程控制，并可接收工业现场实时信息数据。与传统电源控制系统相比，本系统具有智能化、集成化、远程化的特点。
关键词：STM32F103；ENC28J60；以太网；μIP
中图分类号：TP27 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2015）02-0048-05
Equipment Power Remote Control System Design Based on the Ethernet
MU Li-li， XUE Cheng-guang
（School of Mechanical Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001， China）
Abstract：For the implementation of industrial site equipment power network control， a network power control system was designed based on MCU STM32. Software and hardware design scheme of the system was given. The system used the main controller of STM32F103 and the Ethernet controller of ENC28J60 to connect network， which was used for network data communication by μIP protocol stack. Network power control test experiment was carried out， and the result showed that it can control the equipment power remotely， and can receive real-time information data of the industrial field through Ethernet. Compared with the traditional power control system， the system has the characteristics of intelligence， integration and remote control.
Key words：STM32F103； ENC28J60； Ethernet； μIP
网络化控制己成为远程控制的主要研究方向，利用网络实现对局域乃至全球范围内设备的监控是工业控制系统的发展趋势。嵌入式Internet远程监控技术作为网络化控制的代表，它解决了工业控制领域中异构网络互联问题，提高了传统装备的智能化水平，促进了传统产业结构的调整[1]。
目前，一些工业设备安装在距离远，维修人员不易到达的场所，这些设备大多为工控机系统，由于温度和湿度的变化，或软件的原因易出现死机的现象。为确保生产，降低设备故障时间，电源远程控制系统的研制迫在眉睫。
基于此，提出了一种基于嵌入式Internet远程监控技术的电源控制系统，嵌入式终端将现场温度、湿度、电源工作状态等信息发布到网上，监控人员通过网络页面，就可实时了解监控工业设备现场的环境参数的变化，并对设备进行远程控制。1 网络电源控制系统原理及硬件设计
11 工作原理
系统以STM32为控制核心，主要分为五大模块，分别是中央控制器模块，电源转化模块，继电器控制模块，网络模块，LED显示模块（见图1）。
图1 网络电源控制系统结构图
中央控制器模块是整个系统的大脑和灵魂，它控制整个系统程序的执行，数据的采集、发送、接收等等。电源转化模块是将220 V交流电转化成5 V直流电给中央控制器模块以及继电器模块供电，它是整个系统的供电端。继电器模块是通过STM32输出的高低电平来控制继电器，从而实现电源开关的通断。网络模块是用来实现数据通过以太网进行传输。
计算机安装有配套的网络电源控制软件，其相应的电源开关控制界面上的虚拟按键，一经触发便通过网络模块下发对应的指令（例如关闭某个电源），主控芯片收到指令后对其进行解析处理，向继电器模块输出对应的电平信号，通过继电器控制开关电源的通断。同时单片机采集的相关环境参数（比如温度）可以通过以太网传输实时显示在网络电源控制软件上，便于用户进行直观的判断。
12 硬件平台设计
网络电源控制系统的所涉及到的硬件部分主要包括带有主控芯片STM32F103的中央控制模块，电源转化模块，继电器控制模块，网络模块等。
1） 中央控制模块。中央控制模块外设系统如图2所示，外设有：用于程序调试标准的20针JTAG接口；采用SP232EEN电平转换芯片实现电平转换RS232串口；选择24C02的EEPROM芯片；用于环境数据的采集温、湿度传感器DHT11；用于接入局域网的以太网接口；保证系统的稳定运行看门狗SP706RE。
图2 中央控制模块外设系统框图
主控芯片STM32F103RBT6选择的是由ST公司生产的基于Cortex-M3内核的ARM处理器，最高主频达到72 MHz，拥有128 K的FLASH，20KSRAM，两个串行外设接口（SPI），三个串口，一个USB，一个CAN，两个十二位的模数转换（ADC），两个通用同步异步收发器（USART），51个可用的IO引脚等等，总之是外设种类齐全，功能十分强大，性价比很高的主控芯片[2]。endprint
2） 网络模块。系统网络模块采用的网络芯片是ENC28J60以太网控制器，单芯片即可实现以太网接入。它是带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器。它可作为任何配备有SPI的控制器的以太网接口。ENC28J60符合IEEE 8023的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行严格限制。它还提供了一个内部DMA模块，以实现数据的快速吞吐和硬件支持的IP校验和计算。与主控器的通信通过两个中断引脚和SPI实现，数据传输速率高达10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接LED，进行网络活动状态指示。
以太网网络模块原理如图3所示，该模块通过八个引脚和外部电路相连接，这八个引脚分别是：GND、RST、MISO、SCK、MOSI、INT、CS、VCC33。MISO/SCK/MOSI用于SPI通信，其中MISO是主设备数据输入从设备数据输出，MOSI 是主设备数据输出从设备数据输入，SCK是时钟信号由主设备产生。GND和 V33用于给模块供电，CS是片选信号，INT是中断输出引脚，RST为模块复位信号。
图3 ENC28J60网络模块原理图
其中RST、MISO、SCK、MOSI、CS分别与STM32的PA12、PA6、PA5、PA7、PA11连接。
3） 电源转化模块。该模块要求220 V交流电转化成5 V直流电，目的是给主控模块和继电器控制模块供电（见图4）。将220 V交流电通过整流桥HD06，将电平在零点上下浮动的交流电转化成单向的直流电，再通过开关管TNY264，利用开关的导通和关断，将该电压截成矩形波，这样做的意义就是把高能量切割成无数个低能量，传递到输出端去，输出端会通过输出电压高低，对输入端进行反馈，达到稳定输出电压的目的，然后经过变压器得到7V的电压。变压器右端为整流滤波电路，它们分别由二极管，滤波电容，滤波电感等构成。7 V电压经过三端稳压集成转化成5 V电压给单片机供电。
图4 7V电压转化原理图2 软件设计
21 网络协议选择
网络电源控制系统重点是要实现网络通信，利用网络实现数据的接收和发送，通俗的说就是通过网络收发命令和文件。在网络中要实现数据有条不紊地交换，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换数据的格式以及有关的同步问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
该系统采用的网络协议是μIP协议栈。μIP协议栈提供一系列接口函数供于系统使用。uip_input（ ）和uip_periodic（ ）两个函数供系统底层使用。其中uip_input（ ）函数根据输入包首部的协议处理这个输入包和需要时调用应用程序，当uip_input（ ）返回时，一个输出包放在全局缓冲区uip_buf中，大小赋给uip_len，如果uip_len为0，则说明没有包要发送，否则调用底层系统的发包函数将包发到网络上。uip_periodic（ ）在周期运行时调用，每秒一次，返回时，输出的IP包要放到uip_buf中，供底层系统查询uip_len的大小发送。UIP_APPCALL（）函数将用户的应用层入口程序作为接口提供给μIP协议栈，μIP在接收到底层传来的数据包后，在需要送到上层应用程序处理的地方调用UIP_APPCALL（）。
使用μIP遵循如下步骤：第一步实现回调函数UIP_APPCALL（）；第二步初始化网卡ENC28J60；第三步初始化μIP协议栈；第四步设置IP地址，网关及掩码：第五步设置监听端口；第六步处理μIP事件。其中μIP是通过uip_polling函数轮询处理μIP事件，在主循环里面隔一段时间调用一次[3]。
22 信号控制流程和实现
μIP将网页数据存放在data-index-html里，浏览器提取出URL中的主机后，向DNS发出请求，解析主机名的IP地址，DNS将解析地址返回给浏览器，浏览器根据该地址请求建立TCP连接，浏览器发出请求报文，服务器向浏览器发送响应报文，并将指定数据发送给浏览器。
当连接开始时，客户端发送GET方法请求给服务器，以访问服务器网页，GET方法用来向服务器传输少量数据并且为透明数据，相比于大数据传输的POST方法对于该系统已足够使用。若信息有误，服务器返回以状态码401为起始行的响应消息。
由于数据处在不停的变化之中，为使网页的相关数据能够及时地更新，网页程序初始化时，要显示的数据如温度时间数据都使用字符串标记暂时表示，在每次发送响应消息到端口前，再将网页中定义字符串标记用当前设备的实际值替换。
对于继电器的控制是根据不同的页面请求来实现的，采用的是GET的方法，将请求参数放到URL里，继电器1的控制参数设为1，继电器2控制参数设为2，以此类推。STM32从URL获得控制参数来控制继电器的吸合，例如点击网页上控制继电器1的按钮，μIP从URL获得GET控制参数1，控制继电器1的吸合，然后修改网页数据的部分内容即继电器1的状态，发送浏览器，显示新网页界面。
温度和RTC时间的更新通过刷新来实现的，因为根据HTTP协议规定，如果客户端没有发出请求，则服务器是不会自动发送页面的，所以通过浏览器的刷新请求可以更新温度和时间。页面刷新采用自动刷新即在网页程序中加入标记，使浏览器自动进行周期性地刷新页面，从而保证用户及时地获得工控现场的数据信息，每隔十秒刷新一次，自动刷新控制代码写在网页源码中。
该系统主控制流程如图5所示，先初始化STM32、网卡和μIP等，然后设置IP地址（192，168，1，160）及监听端口（1 200端口用于TCP Server，80端口，用于Web Server），判断是否与网络端口联络成功，如果联络成功，则向网页服务器发送初始页面消息，如果没有连接成功，则IP指示灯闪烁，提示没有链接上。然后控制LED模块显示时间以及各灯的状态。开始uip轮询函数，判断有没有事件产生，接受网口信息，判断数据包类型，针对不同的包进行不同的处理方式，这里主要处理IP包，实现数据处理。如果数据包内容为继电器复位，则下位机控制继电器断开，延时01s，然后继电器闭合，事件处理结束后继续接受网口信息，实现循环[4]。
3 测试结果
利用硬件实现了μIP协议的网络芯片ENC28J60及具有Cotex-M3内核的STM32处理器构成嵌入式客户端的方案，进行了设备电源网络控制测试。通过网络，用户在浏览器端可及时收到远程现场传感器采集的数据，远程现场的电源状态可实现实时监测和控制。浏览器网页界面如图6所示。
图5 主程序流程图
图6 网页界面4 结束语
网络电源控制系统采用STM32为核心芯片，通过网络模块（ENC28J60）与计算机连接并通信，实时地监控开关电源，实现了现场与网络的混合控制。该系统的优点主要包括以下几点：
1） 可以通过以太网，进行网络传输，网络监控，实现了远程化，异地化；
2） 可以采用大容量的存储器实现大容量数据的采集并处理；
3） 该系统体积小，成本低，便于安装和使用；
4） 通过部分电路的改装，和上位机软件预留的监控电源，可以实现监控电源的添加。
参考文献：
[1] 王铁流，高嵩，袁海英，等. 基Cortex-M3内核处理器的嵌入式Web服务器设计[J].电子产品世界，2009，16（3）：41-43.
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[3] 汪三清.基于STM32的嵌入式网络协议UIP的移植与分析[D].武汉：武汉理工大学，2011：34-47.
传真机电源控制电路 篇7
(1) 待机状态时，传真机电源关断;
(2) 有电话振铃或传真信号时，传真机电源自动接通工作，直到接收结束，延时一定的时间后自动切断传真机电源;
(3) 若要发传真或打电话时，只要轻触按钮传真机就会接通电源，进入工作状态。
一、电路组成和工作原理
该控制电路如图1所示，信号接收电路由R1, C1, D1和光耦G组成。在待机守候状态时，光耦G截止，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚为低电平， (3) 、 (7) 脚为高电平，继电器J不吸合，传真机电源关断。
当有振铃信号时，光耦G导通，信号经VT1, VT2放大，VT2集电极输出为高电平，使D2导通，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位在高电平， (3) 、 (7) 脚转换为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，发出振铃响声。摘机后，光耦继续导通，开始接听电话或接收图文，直到结束。挂机后，光耦截止，这时，电容器C2通过R6缓慢充电，N1的 (2) 、 (6) 脚电位逐渐降低，延迟50s左右，当降到电源电压的1/3时，N1的输出端 (3) 、 (7) 脚转为高电平，继电器J释放，传真机断电进入待机守候状态。
当需要发传真时，只要轻触开关SW, N1的 (2) 、 (6) 进入高电平复位状态，电容器C2迅速放电，N1的 (3) 、 (7) 脚跳变为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，传真机需经3～5s的时间才能进入正常工作状态，然后摘机，此时，电话线路中的“嘟”声使光耦导通，经VT1, VT2信号放大，发光二级管DL1亮，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位于高电平，在通话或发图文传真期间，确保集成电路N1的 (3) 、 (7) 脚为低电平，继电器J继续维持吸合状态，直到发送结束挂机，光耦截止，此时C2通过R6充电，延迟50s左右时间后，继电器才释放，传真机断开电源。
电源变压器T次级为12V，经桥式整流，C4、C5滤波及三端稳压集成电路N2稳压，输出+12V稳定的电压。C3是高频滤波电容，DL2和R7起电源指示的作用。K2是直通开关。
二、制作与使用
本控制电路比较简单，元器件少，用万能电路板安装也很方便。只要元器件选择正确，线路连接无误，经简单的调试即可使用。加电试验时，先断开二极管D2，左边电路是接收电路，右边电路是控制电路，分别加电，两部分都能正常工作后，再连接D2调试。
接收电路的试验应连接好传真机和电话线，传真机接上电源，在待机状态时，发光二极管DL1(红色)不亮。电话振铃信号到来时，发光二极管DL1(红色)随着振铃声闪烁，摘机后，DL1发出红光，不再闪烁。打电话时，只要摘机，DL1就会亮，能正常通话。说明接收电路正常。否则，应仔细检查电路的连接，元器件的参数，质量的好坏。
控制电路需要调整的是延时电路，延时时间的长短，可根据传真机的使用情况设置。调整C2和R6可改变延迟时间。只要按一下轻触开关SW，继电器J吸合，电源接通，延迟一段时间后，继电器J自动释放，电源切断。说明控制电路工作正常。这时，可连接二极管D2，当有振铃信号时，继电器吸合，电源接通。无信号时，经过一段延迟时间后关断电源。
摘机时，发光二极管DL1一直发光。只要DL1亮，传真机就应一直保持在通电状态。DL1不亮，控制电路延迟几十秒后，自动切断传真机电源。此时整个电路工作正常。
在使用中，有一部分激光传真机在接收图文时，先把接收的图文信息存储起来，等信号接收完后才启动打印。如果采取自动接收，当信号接收完，还未等到全部打印出来，就切断传真机电源，影响正常接收。延迟时间应根据所使用的传真机和经常接收的图文页数来确定的。我们使用的是松下传真机，经常接收的图文都在5页以内，所以设定延迟时间为50s左右，超过5页的，可设定较长的延迟时间。若采取人工接收，可采取不挂机，等接收完后再挂机，或人为闭合面板上的直通开关来完成多页图文的接收。若是同步接收的，即接收和打印同时进行，延迟时间可以短一些。只要传真信号存在，该控制电路就会一直保持传真机在通电接收状态。总之，延迟时间可根据实际需要来设置。
闭环控制LED路灯电源 篇8
目前国内外LED照明驱动电源大部分采用开关电源, 每个开关电源中有多个部分能产生谐波污染电网 (整流、开关管、高频变压器产生的谐波污染) 开关电源产生的谐波成分复杂。开关电源使用范围很广, 它的工作原理是把交流整流成直流, 通过开关管产生脉冲直流输入变压器初级, 在变压器次级感应出电流, 整流后供给用电设备。开关电源的工作频率比较高一般在40k Hz左右, 在开关管开、关时, 反射40k Hz的频率至电源。虽然这种用电设备单台功率不大, 但它的应用范围非常广, 它还产生很多三次谐波, 造成电力变压器中性线电流居高不下, 而且三次谐波还会通过电力变压器污染到10k V电网。开关电源电路复杂故障率高, 成本高。当大量使用开关电源时产生的干扰频率不可能一致, 所以集中消除非常困难。开关电源故障率占灯具总故障率40%, (美国能源之星统计) 往往LED灯珠没坏电源驱动先损坏。由于使用开关电源的LED灯具污染电网和驱动电源故障率高等情况, 严重制约了LED这种节能光源推广。寻求用新型电源代替开关电源成为企业研发目标, 为LED这种节能光源推广和发展服务。闭环控制LED电源设计思路是电源工作时可控硅以最大导通角运行, (或者采用过零触发电路) 使控硅导通角达到最大, 输出完整的正弦波。实际工况是由于温度变化引起热敏电阻阻值变化, 使可控硅导通角变化, 可控硅没有完全导通产生缺角正弦波, 整个LED照明系统调压可控硅导通角都在变化产生谐波。但是此谐波形状相同频率接近, 电路本身消除加集中消除可以解决问题。国外采用后沿相调光电路降低电网污染, 提高功率因数。其实如果污染源谐波一样, 采用集中消除和集中提高功率因数意义更大。目前电力部门为解决非线性用电设备和其它谐波污染源的污染问题, 基本方法有两个:一个是安装谐波补偿装置来消除谐波, 另一个是对生产电子产品本身进行改造, 使产品不产生谐波, 但是这有一定困难因为电子元件参数受温度、湿度、时间影响会发生变化, 出厂时指标合格不代表运行一段时间后合格。
电力系统消除谐波装置简单方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可消除谐波, 又可提高功率因数, 一直被广泛使用。这种方法的主要缺点是容易和系统发生并联谐振, 导致谐波被放大, 使LC滤波器过载甚至损坏。另外, 它只能消除固定频率的谐波, 闭环控制LED电源产生的谐波就是固定的缺角正弦波。在整个LED路灯照明系统, 电源采用这种补偿成本低容易推广。
闭环控制LED电源电路说明
闭环控制LED电源可控硅以接近最大导通角运行, (LED灯具功率80W左右) 功率因数0.8左右, 使其工作波形尽可能接近正弦波, 减少“削波”。RT是正温系数热敏电阻放置在LED灯板合适位置, (温度最高的中心位置) 检测LED发光温度, 当LED灯具和环境温度升高时可控硅导通角变小, 使输入全桥交流电压降低, 整流输出电流减少, 两个温度不可能剧烈变化, 所以电压、电流变化平稳, 不会对电网造成冲击。当工况和LED开关电源那样大面积使用时, 闭环控制LED电源产生谐波单一, 容易集中消除。闭环控制LED电源既不“恒流”也不“恒压”利用LED灯珠的电流可以大范围变化, 和对温度的要求来满足使用条件。具体操作方法是:根据本地区夏季最高温度来设定最大安全电流, LED灯具根据环境温度+灯具自身升温自动调节灯具电流。可控硅直接控制整流全桥输入交流电压, 不加电容滤波尽量减少对电网的干扰。交流电两个周期都被利用。利用人体视觉暂停机理连续发光。
调试方法
检查焊接电路无误后, 把R3调整到阻值最大位置, (防止接入电源后可控硅导通角过大损坏LED灯珠) 把热敏电阻放到恒温箱内, 恒温箱设定温度50℃ (某地区最高气温) 放置一分钟后, 电路接入220V电源, 慢慢调节R3, 调到LED灯具发光, 测量R1两端电压, 使U/R1=310m A然后把热敏电阻放到冷冻箱使U/R1的值不超过350m A根据此样品电阻值进行批量焊接生产。
产品价值
此电源在LED路灯照明工程中有巨大的商业价值, 有四点可以证明。
一、对电网污染一定比开关电源少, 因为每个灯具产生的谐波频率接近, 电路本身LC滤波消除, 再加集中滤波消除。
二、此电源价位是开关电源的1/3。
三、稍加改动就可以方便进行自动或手动调光。
开关电源失效控制测试方案 篇9
开关电源是现在主流电子设备的电源电路,它有体积小、重量轻、功耗低、效率高等优点。当然,开关电源也有很多的缺点,比如开关干扰,工作失效等等。为了开关电源的稳定可靠的工作,其电路需要做各种测试,好的测试方法是保证开关电源稳定工作的基础。
为了提高开关电源的可靠性,本文介绍一种简单的开关电源控制失效的测试方法,方法简单实用。
1 测试目的和方法
开关电源电路的主要元器件为输入限流电阻、共模电感、开关管及其控制电路(集成开关芯片)、开关变压器。
本测试方法的目的是为了确定当开关器件处于线性导通时其关键器件的工作状态,以及在这种极端状态下,线路板会不会有一些危险的状态发生。为了模拟这个测试,可以将开关器件的漏级和源级短接,然后慢慢的调节输入电压,从0V开始,一步一步,直到开关电源的限流电阻慢慢的烧毁,然后记录此次电压值。在整个测试过程当中,还要测试开关电源变压器以及共模线圈的温度。
2 参照标准
标准请参 照EN60335-1§19.11.2g一种电子功率开关设备局部在控制失效的模式下导通(表1)。
3 测试设备
隔离调压器,万用表,温度记录仪(热电偶)
4 测试步骤
为了模拟开关芯片处于线性导通状态,将开关芯片的漏级和源级短接,既开关芯片的PIN8和PIN1短接(如图1),将热电偶固定在共模电感L501和开关变压器T501的线圈部位(如图2)。
固定好热电偶后,接入电源,调节调压器使输入电压从0V慢慢往上升,在增加电压的过程中,开关电源的输入限流电阻会因为大电流慢慢的变色,直到烧断。在这个调压过程中要慢慢的稳步上升,比如以2V为一个单位上调,这是为了要使的热电偶的测温达到稳定才能继续上调电压。
5 测试结果
开关电源的输入电阻在随着输入电压的增加而慢慢变红直至烧毁(如图3),在此次测试中,输入电压达到44V时,限流电阻开始熔断。在限流电阻熔断过程中,没有对周围其他期间爱你产生影响,没有期间燃烧的现象发生。
共模电感L501和开关变压器T501的温度,如图4
从整个测试结果来看,没有看到有任何危险的状态存在,限流电阻的燃烧没有对外围其他器件产生影响。查表可知,共模电感和开关变压器的温度也在规定的范围之类。
6 结束语
定时输出电源控制装置软件设计 篇10
1 定时输出电源控制装置的架构
图1为定时输出电源控制装置的原理框图, 由图可知, “AVR单片机”为主控芯片, 由外部“时钟芯片”给单片机提供当前日期和时间, AVR单片机则根据“两个按钮”设定的日期和时间范围进行比对, 符合条件则通过光耦“光电隔离”后去控制强电、大功率“双向可控硅”来导通与关断用电设备, 同时由“LED发光管”[1]进行输出状态指示。4位数码管用来直观显示和调整时间信息;图中“开关电源”[2]为电路提供必要的工作条件;“编程插座”则为控制系统功能拓展时可为单片机在线编程提供方便[3,4]。
其具体应用过程如下:上电后→显示实时时间 (9 s) →显示日期 (3 s) →显示星期 (3 s) →返回并循环。在此过程中, 当实时时间进入默认的时间段时, 输出开关接通, 从而控制输出设备的启停状态。两个按钮默认在“锁定状态”, 只能循环显示不能操作。当需“调表”或“手动/自动”操作时, 可在“星期”显示状态下同时按两个按钮进行“解锁”。装置解锁后, 操作其中的一个“设定按钮”可改变工作模式, 操作其中的一个“调整按钮”可进行实时时间或时间段调整。
2 软件设计
下面重点介绍对时钟芯片DS1307的编程调用、定时输出控制段的编程思路及键盘锁设计[5,6,7,8]。
定时输出电源控制装置软件流程, 如图2所示。
2.1 对时钟芯片DS1307的编程调用
软件中的当前时间、日期等均由专用时钟芯片DS1307内部相应的时间变量提供。由图1可知, DS1307与单片机M16之间只有两根线连接, 并采用两线制的串行通信方式, 其通信协议为飞利浦公司开发的I2C通信技术。在使用软件中应先对DS1307分别进行硬软件设置, 语句如下:
硬件设置语句:
上述语句是告知M16单片机, 将使用其PORTC口中的位6和位7两个引脚。
软件设置语句:
#include<i2c.h>//调用I2C文件头
#include<ds1307.h>//调用DS 307文件头
并在主程序中写入初始化语句:
I2C_init () ;//I2C初始化
rtc_init (0, 1, 0) ;//时钟芯片初始化
由此, 便可使用DS1307时钟芯片内部的时间函数其语句如下:
写入时间函数:rtc_set_time (时, 分, 秒) ;//时间初值
rtc_set_date (日, 月, 年) ;//日期初值
调用时间函数:rtc_get_time (&ho, &mi, &se) ;//调用时、分、秒自定义名函数
rtc_get_date (&date, &month, &year) ;//调用日、月、年函数。
2.2 定时输出电源控制段的编程思路
对于定时输出电源控制段的编程可通过两种方案实现:第一种方案是根据需控制的两个“时刻点”进行通断操作。其思路是:当实时时间等于第一个时刻点时开关接通, 当实时时间等于第二个时刻点时开关断开。设要控制两个时间段, 如图3 (a) 所示, 在0~24 h的坐标轴上变量X为当前时间变量, A1为第一时间段的起始值, B1为第一时间段终止值;A2为第二时间段的起始值, B2为第二时间段的终止值。Y为输出变量。当实时时间变量X等于第一时间段起始值即X=A1时Y=1, 输出接通。当实时时间变量X等于第一时间段终止时B1, 即X=B1时Y=0, 输出断开。图3 (b) 为程序流程图。
第二种方案是根据需控制的时间段进行通断操作, 如图4 (a) 所示。若思路是直接判断实时时间X是否在设置的时间范围内。若满足该条件开关接通, 否则, 开关断开。即第一时间段用语句:1f (X=A1&&X<B1) Y1=1;else Y1=0;第二时间段用语句1f (X=A2&&X<B2) Y2=1;else Y2=0, 其控制输出Y状态则由辅助输出变量Y1和Y2“逻辑或”来确定, 则Y=Y1‖Y2。图4 (b) 为程序流程图。
通过上述原理分析可知, 方案1是以“时刻点”为开关转换的依据, 虽只用了一个输出变量Y, 但其可靠性较差。一旦人工“调表”, 或“手动操作”模式返回“自动操作”模式中均有可能会跳过该“时刻点”, 而失去一次开关转换的状态, 使得装置输出状态背离实际控制的要求。因此, 设计采用了方案2, 即以“时间段”为判断依据, 虽每个时间段均有一个辅助变量 (如Y1、Y2) , 但只需实时时间在“时间段”范围内, 逻辑关系则不会错位, 从而有效避免了上述问题的出现。
2.3 按键锁设计
时间控制装置在按键布置上只采用了两个ANS和AN按键, 前者用于参数设置;后者用于参数调整, 可直接进行调表和改动控制时间段的数据, 由此可简化用户的使用。但其仍存在问题, 如数据的安全性降低, 闲散人员的不经意操作会出现实时时间和控制时间的改变。所以增加了和直板手机类似的键盘锁, 即只有在显示“星期”的状态下, 双键同时按下才能锁定或解锁, 或在上电之前按住ANS按钮解锁。
3 结束语
定时输出电源控制装置可根据需要设置若干个时间段和定时时间, 有键盘锁可防止随意修改参数, 具有电路简约、成本低、机内微功耗、输出功率超强等优点。在运行实践中, 可较好地满足使用要求, 不仅节省了人工, 且大幅降低了控制设备的用电和设备的自身损耗;从细节上达到了节能低碳的目标。
该装置在输出方面经拓展可由单路时间段改成多路多时间段的控制方式, 在输入方面可加入多种输入检测条件。同时对性价比高的单片机M16进行软件编程, 这样可构成“简易低耗”的智能用电管理系统。该系统的推广可对节能减排、环保低碳起到一定的现实意义。
参考文献
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控制电源 篇11
关键词：24V稳压电源；输出信号；接地
1 概述
24V稳压电源是控制系统的重要组成部分，它为控制系统提供所需要得24V直流电源。在日常工作中，对于稳压电源24V负极是浮空还是要接到工作地，存在很大争议。有的系统接到工作地了，有的就是浮空的，而且在平时的工作中也没发现有什么太大的区别和影响，大家也对这个问题比较模糊。同时，不同厂商对自己的控制系统的要求也不一样，如：横河公司就不要求接地， TRICON系统就要求必须接地。
那么这两种接法有什么不同呢，会造成什么影响呢，如果多套系统集成在一起用时应该怎么处理呢？
2 仪表系统接地知识介绍
2.1 接地分类
①保护接地：（也称为安全接地）是为人身安全和电气设备安全而设置的接地。
②工作接地：为保证仪表及控制系统正常工作而设立的接地。
仪表及控制系统工作接地包括：仪表信号回路接地和屏蔽接地。
③本安系统接地：
a采用隔离式安全栅的本质安全系统，不需要专门接地。
b采用齐纳式安全栅的本质安全系统则应设置接地连接系统。
c齐纳式安全栅的本安系统接地与仪表信号回路接地不应分开。
④防静电接地。
⑤防雷接地。
2.2 仪表接地系统示意图
3 稳压电源24V负极接工作地的分析
3.1 单控制器单电源的系统
这是最简单、最基本的控制系统形式，一般控制点数比较少、控制过程比较简单。只有一台控制器一般是小型PLC，有一台稳压电源。
以下是比较典型的两种控制回路，如图：
矿用防爆电源控制电路的设计 篇12
控制电路中采用的核心控制芯片是STC12C5052AD单片机, 其实现数字化控制的工作流程框图如图1所示。
接在主电路输出端的电压、电流、温度传感器进行实时的信号采集, 由于STC12C5052AD单片机内部自带有A/D转换功能, 于是我们将采集到的电压、电流以及温度信号进行适当的处理之后传送给单片机, 经过单片机内部程序的比较处理之后输出控制信号, 控制信号经D/A转换器处理后的电压信号被送入到运算放大器OP07中进行信号的放大, 然后将得到的电压信号送到斩波电路中的脉宽调制控制芯片TL494中, 用于发出脉宽调制电路的控制信号。电压信号被送入到TL494的第3引脚, 经过TL494内部电路的工作转换之后在其第9、10引脚输出PWM控制信号, 控制信号再通过光电隔离芯片被送入到驱动电路中, 在驱动电路的输出端就产生了能够使得功率开关管IGBT导通及关断的驱动信号。
为了保障充电系统的安全运行, 以及延长硬件系统的使用寿命, 在设计本充电电源的控制电路时, 在单片机的软件设计中加入了能够控制系统软启动、软关断的子程序, 即在充电电源每次启动充电时, 程序控制主电路中斩波电路中IGBT的驱动信号PWM的占空比按照斜率由0上升至设定值。接下来进入到充电工作中。在充电过程中系统通过程序自动调节主电路的输出电流、电压值, 以保证充电过程的顺利完成。当系统充电完成后, 再由程序控制将主电路中斩波电路的驱动信号PWM的占空比按照斜率降低至0进行软关断。
这样就完成了由单片机所实现的数字化控制的过程, 在主电路的输出端能够得到我们所需要的恒定的电压值以及恒定的电流值, 同时还可以对于主电路产生的温度过高现象发出报警信号, 提高了系统的安全性能。
2 单片机外围硬件电路
单片机除了完成相应的充电控制功能以外, 还同时具备了过流、过压、过热保护以及故障显示的功能。单片机的硬件原理图如图2所示。
单片机对传感器采集到的电压、电流以及温度信号进行处理, 之后通过D/A转换器TLC5618输出控制信号。
差分放大电路中的运算公式如下所示:
当UI=0时, U0=3.5V, 保证在输入电压为零的情况下, 封锁TL494发出的驱动信号。
3 斩波控制电路
TL494的工作频率由第5、6引脚所外接的电容和电阻的容量值来确定。TL494采用单端输出的工作方式, 第13脚与第7引脚相连。第10引脚连接第8引脚后外接vCC, 第9引脚接第11引脚后串连下拉电阻输出, 由第11引脚单独的输出一个控制脉冲, 脉冲频率为逆变电路中TL494的振荡频率。由于本充电系统采用数字化设计原则, 所以在使用TL494时应屏蔽掉两个误差放大器, 即TL494的第1、16引脚接地, 第2、15引脚串联电阻后与第14引脚相连。
采集到的主电路输出电压、电流信号, 经转换器转换后被送入到单片机中。在单片机内部将采集到的电压、电流信号按照预先设好的程序进行处理, 并将处理结果输出, 再经D/A转换器转换后控制信号被送到TL494的第3引脚, 相应的在TL494的第9、10引脚输出控制脉冲, 再经驱动电路后驱动斩波电路中的IGBT, 以达到稳压输出的目的。斩波电路的硬件原理图如图3所示。
总结
针对国内对数字化矿用防爆充电电源的要求, 研制了基于单片机的逆变充电电源。文中首先进行了逆变充电电源主电路的设计及主电路电参数的计算和选择;其次, 进行了控制部分硬件平台的搭建;最后, 通过功率负载实验对所设计的逆变电源进行了系统验证。整个控制系统采用STC12C5052AD单片机作为核心控制芯片, 采用结构化的方式编制的系统软件指令执行效率高, 速度快, 并设有软启动以及软关断控制过程, 以提高主电路中各个元器件的使用寿命。
摘要：在本充电系统的控制电路设计中, 单片机所要实现的控制要求是:首先根据程序设计, 按照预设的电流值对蓄电池进行恒流充电, 当输出电压达到恒压模式翻转电压时, 由程序控制切换为恒压充电模式。经过一段时间的充电后, 当输出电流降低到恒流充电模式翻转电流时, 切换到小电流恒流充电模式, 一直到铅酸蓄电池充满 (程序控制主电路软关断) , 充电过程结束。