高壓恒流充電電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了基于單片機(jī)的10 kV恒流充電電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用STC12C5410AD單片機(jī)作為控制的核心，利用AT89C2051單片機(jī)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(jī)的控制下，利用JHD12864F液晶顯示器對(duì)充電參數(shù)及可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電過(guò)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(jì)和軟件設(shè)計(jì)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試，該系統(tǒng)具有可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：高壓恒流電源；單片機(jī)；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(yàn)中的作用越來(lái)越重要，對(duì)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(jī)界面等方面。針對(duì)這一要求，本文介紹了一種基于單片機(jī)的10 kV恒流充電電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有充電前可對(duì)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(shè)定以及對(duì)充電過(guò)程中待充電電容器的電壓值及可能出現(xiàn)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(tǒng)組成及工作原理
監(jiān)控系統(tǒng)主要由鍵盤(pán)輸入系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)、采樣電路等組成，鍵盤(pán)輸入系統(tǒng)由4×4鍵盤(pán)、AT89C2051單片機(jī)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(jī)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(dòng)、誤差放大以及關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(pán)輸入系統(tǒng)負(fù)責(zé)向顯示控制系統(tǒng)提供按鍵信息，對(duì)顯示控制系電壓、電流進(jìn)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(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(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(shí)際電壓、電流的數(shù)字量，然后通過(guò)液晶顯示出來(lái)。隨著充電的進(jìn)行，當(dāng)實(shí)際電壓值大于設(shè)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(duì)于電流的調(diào)節(jié)，單片機(jī)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(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(xiàn)恒流充電。

電源充電的具體過(guò)程如圖2所示，當(dāng)系統(tǒng)上電后，液晶屏顯示“歡迎使用本電流源，充電請(qǐng)按1，查詢(xún)請(qǐng)按2”，當(dāng)充電參數(shù)設(shè)置完后，開(kāi)始充電，充電過(guò)程中，如果檢測(cè)到電壓、電流過(guò)大或過(guò)小，系統(tǒng)將控制電源停止工作，同時(shí)液晶屏將根據(jù)故障類(lèi)型進(jìn)行相應(yīng)顯示。