一種智能化開關(guān)電源的設(shè)計
3.1過電壓檢測電路
過電壓對于電源來說是一個非常有害的信號,雷電等引起的瞬時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)重時會損壞模塊,燒壞元器件。
過電壓保護的基本原理是在瞬態(tài)過電壓發(fā)生的時侯(μs或ns級),通過過電壓檢測電路對這個信號進行檢測。過電壓檢測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。電壓超過箝位電壓時,壓敏電阻導(dǎo)通;電壓低于箝位電壓時,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)時間在ns級。
過電壓檢測電路原理圖如圖2所示。當(dāng)有過電壓信號產(chǎn)生時,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產(chǎn)生一個大電流,通過線圈互感作用在副邊產(chǎn)生一個小電流,再通過精密電阻把電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴_@個信號輸入到電壓比較器LM393后,電壓比較器LM393輸出高電平,經(jīng)過輸出的控制脈沖1控制電源回路,斷開開關(guān)電源電路,啟動備用電源??刂泼}沖2 送到單片機的中斷口,單片機控制回路啟動A/D轉(zhuǎn)換,采樣過電壓的瞬時值。
圖2 過電壓檢測電路原理圖
3.2 峰值電壓采樣保持電路
峰值電壓采樣保持電路[5]如圖3所示。峰值電壓采樣保持電路由一片采樣保持芯片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LM311進行比較,當(dāng)Vi>V0時,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達到峰值而下降時,ViV0,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采用集電極開路輸出,故需接上拉電阻。由過電壓檢測電路輸出端送來的脈沖控制電子開關(guān)導(dǎo)通,沒有過電壓時采樣電容放電,否則采樣電路一直跟蹤峰值的變化。
圖3 峰值電壓采樣保持電路
3.3 單片機控制回路
單片機控制回路的主要功能是完成對過電壓的瞬時值和峰值的檢測、過電壓次數(shù)的檢測、電源輸出電壓和電流的檢測,并通過鍵盤的操作顯示出各個檢測值的大??;同時通過485接口和上位機實現(xiàn)通訊,在有過電壓的時候通過控制回路啟動備用電源,實現(xiàn)對電源本身的保護。
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