基于STM32的礦用本質(zhì)安全型電源設計

　?。?）過(guò)壓保護及其恢復電路

　　調節圖4 中的變阻器R5設定過(guò)壓保護值為12.5 V,本安電源的輸出Urout經(jīng)過(guò)R44、R47的分壓通

　　過(guò)U7和設定值相比較。當分壓值大于設定值時(shí)，BH1 輸出為低電平，本安電源輸出為零。調節R37使得本安電源輸出為零時(shí)U6的反向輸入端電壓大于同向輸入端的電壓。當Urout=0 時(shí)，D7、D8導通，比較器的輸出BH1為高電平， 那么本安電源有輸出，如果Urout仍然大于保護值，U7

　　輸出BH1為零，D7、D8導通U6輸出BH1為高電平， 如此反復直到本安電源輸出在正常范圍內。第2 級過(guò)壓保護及其恢復電路同理。

圖4 過(guò)壓保護

2 軟件保護

　　圖2 的主回路中有BPC1 和BPC2 這2 個(gè)管腳和STM32 普通的GPIO 管腳相連。圖3 中的AD0

　　管腳是第1 級過(guò)流保護的監視管腳，AD1是第2 級過(guò)流保護的監視管腳。圖5 中的AD2、AD3、AD4、AD5是過(guò)壓監控管腳。它們分別連接到STM32 的AD 轉換管腳，經(jīng)過(guò)AD 轉換后，判斷本安電源是否過(guò)壓、過(guò)流然后控制主回路中得BPC1、BPC2 兩個(gè)管腳，確保本安電源工作在安全范圍。

　　圖6 是軟件保護的程序流程圖， 因為AD 轉換是多路的，所以在數據傳輸的時(shí)候采用DMA 傳輸，在STM32 初始化的過(guò)程中除了包括系統時(shí)鐘RCC、通用輸入輸出端口GPIO、嵌套向量中斷控制器、定時(shí)器、串口、AD 轉換的初始化，也要包括DMA傳輸的初始化。完成初始化后啟動(dòng)AD 轉換，把轉換結果進(jìn)行相應的處理后判斷是否超出過(guò)壓過(guò)流限定值， 如果超過(guò)就清零BPC1、BPC2, 當軟件保護把BPC1、BPC2 置零后，恢復只能由硬件電路來(lái)完成。

圖5 軟件保護

圖6 軟件保護流程圖

　　3 結語(yǔ)

　　從軟件和硬件2 個(gè)方面介紹了本安電源，硬件方面介紹主回路、過(guò)流保護、過(guò)壓保護及其恢復

　　電路的工作原理， 軟件方面主要是通過(guò)STM32 進(jìn)行控制的，可以加上通信模塊ADM2483,通過(guò)串口把AD 采集的結果通過(guò)MODBUS 通信傳到上位機，可以實(shí)時(shí)地觀(guān)察到本安電源的輸出情況，同時(shí)可以充分利用芯片的管腳。測試該本安電源工作正常，保護及時(shí)，作為傳感器，彎道報警器的工作電源。