一种智能化开关电源的设计
3.1过电压检测电路
过电压对于电源来说是一个非常有害的信号,雷电等引起的瞬时高电压如果不加遏制,直接由电源引入RTU(远程终端设备)则会影响其电源模块的正常工作,使各功能模块的工作电压升高而工作不正常,严重时会损坏模块,烧坏元器件。
过电压保护的基本原理是在瞬态过电压发生的时侯(μs或ns级),通过过电压检测电路对这个信号进行检测。过电压检测电路中主要的元件是压敏电阻。压敏电阻相当于很多串并联在一起的双向抑制二极管。电压超过箝位电压时,压敏电阻导通;电压低于箝位电压时,压敏电阻截止。这就是压敏电阻的电压箝位作用。压敏电阻工作极为迅速,响应时间在ns级。
过电压检测电路原理图如图2所示。当有过电压信号产生时,压敏电阻被击穿,呈现低阻值甚至接近短路状态,这样在电流互感器的原级产生一个大电流,通过线圈互感作用在副边产生一个小电流,再通过精密电阻把电流信号转变为电压信号。这个信号输入到电压比较器LM393后,电压比较器LM393输出高电平,经过输出的控制脉冲1控制电源回路,断开开关电源电路,启动备用电源。控制脉冲2 送到单片机的中断口,单片机控制回路启动A/D转换,采样过电压的瞬时值。
图2 过电压检测电路原理图
3.2 峰值电压采样保持电路
峰值电压采样保持电路[5]如图3所示。峰值电压采样保持电路由一片采样保持芯片LF398和一块电压比较器LM311构成。LF398的输出电压和输入电压通过LM311进行比较,当Vi>V0时,LM311输出高电平,送到LF398的逻辑控制端8脚,使LF398处于采样状态;当Vi达到峰值而下降时,ViV0,电压比较器LM311输出低电平,LF398的逻辑控制端置低电平,使LF398处于保持状态。由于LM311采用集电极开路输出,故需接上拉电阻。由过电压检测电路输出端送来的脉冲控制电子开关导通,没有过电压时采样电容放电,否则采样电路一直跟踪峰值的变化。
图3 峰值电压采样保持电路
3.3 单片机控制回路
单片机控制回路的主要功能是完成对过电压的瞬时值和峰值的检测、过电压次数的检测、电源输出电压和电流的检测,并通过键盘的操作显示出各个检测值的大小;同时通过485接口和上位机实现通讯,在有过电压的时候通过控制回路启动备用电源,实现对电源本身的保护。
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