高壓恒流充電電源監控系統設計

摘要：介紹了基于單片機的10 kV恒流充電電源監控系統設計。系統采用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(guò)采樣電路獲取充電過(guò)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及可能出現的故障進(jìn)行顯示，實(shí)現了對充電過(guò)程的數字化控制。鑒于系統工作在高壓環(huán)境下，為提高系統可靠性、抗干擾能力以及充電的精度，在硬件設計和軟件設計方面對系統進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)試驗測試，該系統具有可靠性好，抗干擾能力強，精度高的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：高壓恒流電源；單片機；液晶顯示；優(yōu)化

隨著(zhù)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(lái)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恒流充電電源監控系統的設計。該系統具有充電前可對待充電電容器電壓進(jìn)行查詢(xún)，充電電壓、充電電流可由鍵盤(pán)設定以及對充電過(guò)程中待充電電容器的電壓值及可能出現的故障進(jìn)行顯示的功能，使得整個(gè)充電過(guò)程透明化，具有較好的實(shí)用性。

1 系統組成及工作原理
監控系統主要由鍵盤(pán)輸入系統、顯示控制系統、采樣電路等組成，鍵盤(pán)輸入系統由4×4鍵盤(pán)、AT89C2051單片機及相應外圍電路組成；顯示控制系統由JHD12864液晶顯示器、STC12C5410AD單片機及相應外圍電路組成；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(dòng)、誤差放大以及關(guān)閉輸出驅動(dòng)信號等功能，是控制恒流充電的關(guān)鍵器件。系統工作原理如圖1所示，鍵盤(pán)輸入系統負責向顯示控制系統提供按鍵信息，對顯示控制系電壓、電流進(jìn)行設定，設定完后STC12C5410AD將產(chǎn)生一定占空比的PWM波，經(jīng)過(guò)濾波放大后變?yōu)榈碗娖?，加到SG3525A關(guān)閉端，使電源開(kāi)始工作。同時(shí)，STC12C5410AD內集成的10位A／D轉換器將電壓、電流采樣電路提供的模擬量轉換成代表實(shí)際電壓、電流的數字量，然后通過(guò)液晶顯示出來(lái)。隨著(zhù)充電的進(jìn)行，當實(shí)際電壓值大于設定值時(shí)，同樣產(chǎn)生一定占空比的PWM波，經(jīng)過(guò)濾波放大后變?yōu)楦唠娖?，加到SG3525A關(guān)閉端，使電源停止工作。對于電流的調節，單片機將根據設定電流值的大小輸出相應占空比的PWM波，然后經(jīng)過(guò)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(shí)現恒流充電。

電源充電的具體過(guò)程如圖2所示，當系統上電后，液晶屏顯示“歡迎使用本電流源，充電請按1，查詢(xún)請按2”，當充電參數設置完后，開(kāi)始充電，充電過(guò)程中，如果檢測到電壓、電流過(guò)大或過(guò)小，系統將控制電源停止工作，同時(shí)液晶屏將根據故障類(lèi)型進(jìn)行相應顯示。