高壓恒流充電電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘要：介紹了基于單片機的10 kV恒流充電電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)采用STC12C5410AD單片機作為控制的核心，利用AT89C2051單片機采集按鍵信息，通過采樣電路獲取充電過程中的電壓、電流信息，然后在STC12C5410AD單片機的控制下，利用JHD12864F液晶顯示器對充電參數(shù)及可能出現(xiàn)的故障進行顯示，實現(xiàn)了對充電過程的數(shù)字化控制。鑒于系統(tǒng)工作在高壓環(huán)境下，為提高系統(tǒng)可靠性、抗干擾能力以及充電的精度，在硬件設(shè)計和軟件設(shè)計方面對系統(tǒng)進行了優(yōu)化。經(jīng)試驗測試，該系統(tǒng)具有可靠性好，抗干擾能力強，精度高的優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：高壓恒流電源；單片機；液晶顯示；優(yōu)化

隨著電磁發(fā)射技術(shù)研究的不斷深入，高壓電源在電磁發(fā)射試驗中的作用越來越重要，對于高壓電源的性能也提出了更高的要求，尤其在充電功率、安全性能和人機界面等方面。針對這一要求，本文介紹了一種基于單片機的10 kV恒流充電電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)具有充電前可對待充電電容器電壓進行查詢，充電電壓、充電電流可由鍵盤設(shè)定以及對充電過程中待充電電容器的電壓值及可能出現(xiàn)的故障進行顯示的功能，使得整個充電過程透明化，具有較好的實用性。

1 系統(tǒng)組成及工作原理
監(jiān)控系統(tǒng)主要由鍵盤輸入系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)、采樣電路等組成，鍵盤輸入系統(tǒng)由4×4鍵盤、AT89C2051單片機及相應(yīng)外圍電路組成；顯示控制系統(tǒng)由JHD12864液晶顯示器、STC12C5410AD單片機及相應(yīng)外圍電路組成；采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路。
在介紹系統(tǒng)工作原理前，首先介紹一下SG3525A，SG3525A是一種PWM集成控制器，其具有外同步、軟啟動、誤差放大以及關(guān)閉輸出驅(qū)動信號等功能，是控制恒流充電的關(guān)鍵器件。系統(tǒng)工作原理如圖1所示，鍵盤輸入系統(tǒng)負責向顯示控制系統(tǒng)提供按鍵信息，對顯示控制系電壓、電流進行設(shè)定，設(shè)定完后STC12C5410AD將產(chǎn)生一定占空比的PWM波，經(jīng)過濾波放大后變?yōu)榈碗娖剑拥絊G3525A關(guān)閉端，使電源開始工作。同時，STC12C5410AD內(nèi)集成的10位A／D轉(zhuǎn)換器將電壓、電流采樣電路提供的模擬量轉(zhuǎn)換成代表實際電壓、電流的數(shù)字量，然后通過液晶顯示出來。隨著充電的進行，當實際電壓值大于設(shè)定值時，同樣產(chǎn)生一定占空比的PWM波，經(jīng)過濾波放大后變?yōu)楦唠娖剑拥絊G3525A關(guān)閉端，使電源停止工作。對于電流的調(diào)節(jié)，單片機將根據(jù)設(shè)定電流值的大小輸出相應(yīng)占空比的PWM波，然后經(jīng)過濾波后加到SG3525A同相輸入端，反相輸入端則與電流采樣電路相連，形成反饋回路，從而控制充電電流的大小，實現(xiàn)恒流充電。

電源充電的具體過程如圖2所示，當系統(tǒng)上電后，液晶屏顯示“歡迎使用本電流源，充電請按1，查詢請按2”，當充電參數(shù)設(shè)置完后，開始充電，充電過程中，如果檢測到電壓、電流過大或過小，系統(tǒng)將控制電源停止工作，同時液晶屏將根據(jù)故障類型進行相應(yīng)顯示。