專利名稱：一種具有can總線接口的并聯(lián)模塊電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種并聯(lián)直流模塊電源，具體涉及一種分布式CAN總線網絡結構的并聯(lián) 直流模塊電源。
背景技術：
目前分布式電源多采用的是第二代過程控制ACS系統(tǒng)體系結構，即在幾十米的范圍內采用 模擬量和開關量進行信息傳遞和指令控制。信息和指令在傳遞的過程中易受干擾和破壞。再 有就是利用串行通訊總線方式進行數(shù)據(jù)交換和指令傳遞，其分布節(jié)點配置不靈活，編程實現(xiàn) 較復雜、通訊距離受限制。上述電源內部大量采用分立器件，使得結構較為復雜，系統(tǒng)的可 靠性降低，同時也增加了維護和維修的復雜程度。發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是針對上述技術存在的不足而研制的一種能適應較惡劣 電磁工況環(huán)境、總線傳輸距離遠、總線結構簡單的具有CAN總線接口的分布式并聯(lián)模塊電源。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，它具有一個機箱，其內裝有嵌入CAN總線接口單元、并聯(lián)均流 輸出的多塊模塊電源主功率單元及其控制電路，其上裝有輸入接線端、輸出接線端、CAN總線 接線端。其電路由CAN總線、微處理器C8051F040、 D/A轉換及驅動放大、多塊功率模塊、A/D 轉換及放大、電源電流電壓采樣、模塊功能控制組成，其中CAN總線與微處理器C8051F040的6、 7腳相連，多塊功率模塊通過D/A轉換及驅動放大與微處理器C8051F040的100腳相連，多塊功 率模的控制端與微處理器C8051F040的92 98腳相連，電源的電流電壓采樣的輸入與多塊功率 模塊相連，電源的電流電壓采樣的輸出與微處理器C8051F040的19、 20腳相連。本實用新型的CAN總線接口單元是在電源機箱內嵌入帶有CAN控制器的微處理器，使所有 現(xiàn)場需要傳遞的模擬量、開關量和控制指令都轉換成數(shù)字量通過抗干擾能力極強的CAN總線網 絡傳遞；按上述方案，所述的電源主功率單元部分為多塊模塊并聯(lián)均流輸出，實現(xiàn)電源整體輸出 功率擴展。本實用新型的有益效果在于-1. CAN總線結構簡單，其傳輸介質可用雙絞線，布設簡單方便，成本低廉，通訊速率最高 達lMbps,傳輸距離遠，可達10km;2. CAN采用短幀結構，每一幀為8個字節(jié)，保證了數(shù)據(jù)的出錯率極低；3. 所有現(xiàn)場數(shù)據(jù)均為數(shù)字量傳遞，抗干擾能力極強；4. 電源模塊工藝技術成熟，較分立器件可靠，電源運行維護簡單；5. 電源功率擴展靈活，實現(xiàn)方便。


圖-1是本實用新型實施的原理框圖； 圖-2是多塊功率并聯(lián)模塊電路； 圖-3是CAN總線收/發(fā)驅動電路； 圖-4是電源輸出電壓采樣電路； 圖-5是電源輸出電流采樣電路； 圖-6是D/A輸出電路；圖-7是微處理器控制電路； 圖-8是并聯(lián)模塊電源結構圖。其中1-機箱，2-電源母線，3-功率并聯(lián)模塊，4-控制盒，5-CAN總線接線端，6-輸入線 接線端，7-輸出線接線端，微處理器型號為C8051F040。
具體實施方式
以下結合說明書附圖進一步說明本實用新型的實施方法圖一l為電源的原理框圖。主 要包括多塊功率并聯(lián)模塊單元電路、CAN總線收/發(fā)驅動單元電路、A/D采樣單元電路、D/A 驅動單元電路、微處理器(單片機)控制電路。接下來對各單元分別說明。參照圖一2所示電路，這里整流橋BR1為三相整流橋，主功率電路由模塊MODl、 MOD2、 MOD3......MOD7并聯(lián)組成主功率輸出電路，由光耦G1、 G2、 G3......G7組成模塊啟動/禁止控制電路。輸入進電源的三相交流電經整流橋BR1整流成直流電輸出，整流橋BR1的 輸出正端分別連接至保險F1、 F2、 F3......F7的一端，保險F1、 F2、 F3......F7的另一端分別對應連接至共模電感L1、 L2、 L3......L7的輸入一端，共模電感L1、 L2、 L3......L7的輸出一端分別對應連接到各模塊M0D1、 M0D2、 MOD3......M0D7的直流輸入正端，整流橋BR1的輸出負端分別連接到浪涌抑制熱敏電阻RL1、 RL2、 RL3......RL7的一端，熱敏電阻RL1、 RL2、RL3......RL7的另一端分別對應連接到共模電感L1、 L2、 L3......L7輸入的另一端，共模電感Ll、 L2、 L3......L7輸出的另一端分別對應連接到各模塊MODl、 MOD2、 MOD3......MOD7的直流輸入負端，各模塊直流輸入正、負端之間分別并聯(lián)連接電容CU1、 CU2、 CU3......CU7，各模塊的PC端子相互連接、各模塊的TRM端子對應相互連接并連接到D/A輸出電路6的運放 芯片U3A的第一腳，且各模塊的TRM端子各自分別連接電容C1、 C2、 C3......C7的正極，電容C1、 C2、 C3......C7的負極連接到信號地，各模塊輸出正(OUT+)、負(OUT-)端通過正、負電源母線對應相互連接后并聯(lián)輸出，光耦G1 、 G2、 G3......G7的輸入正端分別通過電阻Rl、 R2、 R3......R7對應連接到單片機控制電路7的單片機MCU1的第98腳、第97腳，第96腳......第92腳，光耦G1 、 G2、 G 3......G7的輸入負端連接到信號地，光耦G1 、 G2、 G 3......G7的輸出一端分別對應連接到各模塊M0D1、 MOD2、 MOD3......MOD7的直流輸入負端，光耦G1 、 G2、 G 3......G7的輸出另 一端分別對應連接到各模塊的MOD 1 、 MOD2、 MOD3......MOD7的CNT端。參照圖一3所示電路CAN總線收/發(fā)驅動電路由CAN總線驅動器芯片U1、光耦G8、 G9構成。單片機控制電路7的單片機MCU1的第6腳連接到光耦G9的第6腳，并通過電阻R9 連接到電源VDD，光耦G9的第7腳連接到電源+5V1，光耦G9的第5腳連接到信號地，光耦G9的第 2腳連接到芯片U1的第4腳和電源+5V2，光耦G9的第3腳通過電阻R11連接到芯片U1的第4腳，單 片機控制電路7的單片機MCU1的第7腳連接到光耦G8的第3腳，光耦G8的第2腳通過電阻R8 連接到電源VDD，光耦G8的第7腳連接到電源+5V2，光耦G8的第5腳連接到電源+5V2的地，光耦 G8的第6腳連接到芯片U1的第1腳，并通過電阻R10連接到電源+5V2，芯片U1的第2腳連接到電 源+5V2的地，芯片U1的第8腳通過電阻R12連接到電源+5V2地，芯片Ul的第7腳連接至ljCAN總線 地CANH端，芯片U1的第6腳連接到CAN總線地CANL端。參照圖一4電源輸出電壓采樣電路主要由運放芯片U2A構成。"輸出電壓+"信號來自 電源輸出電壓，通過電阻R13連接到運放芯片U2A的第3腳，"輸出電壓+"信號和"輸出電壓 -"信號之間并聯(lián)電容CU8，"輸出電壓-"信號連接到信號地，電容C8的一端和電阻R14的一 端短接后連接到運放芯片U2A的第3腳，電容C8的另一端和電阻R14的另一端短接后連接到信 號地，電阻R15的一端連接到運放芯片U2A的第2腳，電阻R15的另一端連接到信號地，電容 C9的一端和電阻Rfl的一端短接后連接到運放芯片U2A的第2腳，電容C9的另一端和電阻Rfl 的另一端短接后連接到運放芯片U2A的第1腳，運放芯片U2A的第1腳再連接到單片機控制電5路7的單片機MCU1的第19腳。參照圖一5電源輸出電流采樣電路主要由運放芯片U2B構成。"霍爾信號+"信號來自 電源輸出端霍爾電流傳感器的輸出信號，"霍爾信號+"通過電阻R16連接到運放芯片U2B的 第5腳，"霍爾信號+"和"霍爾信號-"之間并聯(lián)電容CU9，"霍爾信號-"信號連接到信號地， 電容C10的一端和電阻R17的一端短接后連接到運放芯片U2B的第5腳，電容C9的另一端和電 阻R17的另一端短接后連接到信號地，電阻R18的一端連接到運放芯片U2B的第6腳，電阻R18 的另一端連接到信號地，電容Cll的一端和電阻Rf2的一端短接后連接到運放芯片U2B的第6 腳，電容Cll的另一端和電阻Rf2的另一端短接后連接到運放芯片U2B的第7腳，運放芯片U2B 的第7腳再連接到單片機控制電路7的單片機MCU1的第20腳。參照圖_6 D/A輸出電路主要由運放芯片U3A構成。單片機控制電路7的單片機 MCU1的第100腳輸出通過電阻R19連接到運放芯片U3的第3腳，該腳同時對地并聯(lián)電容CU10， 運放芯片U3的第8腳連接到電源+15V，運放芯片U3的第4腳連接到電源-15V，運放芯片U3的 第l、 2腳短接并連接到并聯(lián)模塊電路2各模塊的TRM端，通過改變D/A輸出的電壓信號大小 來驅動模塊進行功率調整，實現(xiàn)對電源輸出電壓或電流的控制。參照圖_7單片機控制電路主要由單片機MCU1芯片構成。單片機MCU1是整個電源控 制單元的核心部分,CAN總線的收/發(fā)控制、電源電壓和電流的采樣值的分析處理、模塊使能 控制以及模塊輸出電壓或電流大小的調整都集中在這里進行處理。單片機MCU1的第12、 15、 16、 17腳短接，單片機MCU1的第9、 IO短接，單片機MCU1的第12腳連接到電容CU11、 CU12 的一端，電容CUll、 CU12的另一端連接到單片機MCU1的第9、 10腳，單片機MCU1的第100 腳連接到D/A輸出電路6的電阻R19的一端，單片機MCU1的第98、 97、 96......92對應連接到并聯(lián)模塊電路2的電阻R1、 R2、 R3......R7的一端，排阻RN1的第1、 2、 3......7腳對應連接到單片機MCU1的第98、 97、 96......92腳，排阻RN1的第9、 10、 11......16腳短接再連接到電源VDD。參照圖-8為并聯(lián)模塊結構圖。并聯(lián)模塊電源的主要功能部分由模塊1、模塊2、模塊3......模塊7和控制盒(主要為單片機控制電路)構成。圖中描繪了各模塊、控制盒及輸入、輸出的 位置結構，以及控制信號和模塊電源輸入、輸出線路的連接示意關系。
權利要求1. 一種具有CAN總線接口的并聯(lián)模塊電源，它具有一個機箱，其內 裝有嵌入CAN總線接口單元、并聯(lián)均流輸出的多塊模塊電源主功率單元及其控制 電路，其上裝有輸入接線端、輸出接線端、CAN總線接線端，其特征在于其電 路由CAN總線、微處理器C8051F040、 D/A轉換及驅動放大、多塊功率模塊、A/D 轉換及放大、電源電流電壓采樣、模塊功能控制組成，其中CAN總線與微處理器 C8051F040的6、 7腳相連，多塊功率模塊通過D/A轉換及驅動放大與微處理器 C8051F040的100腳相連，多塊功率模的控制端與微處理器C8051F040的92 98腳 相連，電源的電流電壓采樣的輸入與多塊功率模塊相連，電源的電流電壓采樣的 輸出與微處理器C8051F040的19、 20腳相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的具有CAN總線接口的并聯(lián)模塊電源， 其特征是并聯(lián)直流模塊主功率電路(2)是由第一整流橋(BR1)、 第一模塊(M0D1)、第二模塊(M0D2)、直至第七模塊(M0D7)及其 相關外圍電路構成，第一整流橋(BR1)的輸出正端(V+)連接到 第一熱敏電阻(RL1)的一端，第一整流橋(BR1)的輸出負端(V 一)連接到第一保險(Fl)的一端，然后通過第一熱敏電阻(RL1) 的另一端和第一保險(Fl)的另一端分別連接到第一電感(Ll)的 輸入端，第一電感(Ll)的輸出端并聯(lián)第一濾波電容(CU1)后連 接到第一模塊(M0D1)的直流輸入端(IN+)、( IN-)，第二模塊(M0D2) 直至第七模塊(M0D7)的輸入回路的連接方法同第一模塊(M0D1) 的輸入連接方法，并聯(lián)直流模塊主功率電路(2)的輸出部分是由 第一模塊(M0D1)、第二模塊(M0D2)直至第七模塊(M0D7)的輸 出端通過電源母線將正、負端對應并聯(lián)連接后輸出，各模塊的PC 端子對應相互連接、各模塊的TRM端子對應相互連接，每個模塊各 自的+ S端子和0UT +端子連接、每個模塊各自的一S端子和OUT — 端子連接，并聯(lián)直流模塊主功率電路(2)的第一光耦(Gl)正輸 入端連接第一電阻(Rl)的一端，第一電阻(Rl)的另一端連接到 單片機主控制電路(7)第一排阻(RN1)的第1腳，第一光耦(Gl) 負輸入端連接到電源地，第一光耦(Gl)的輸出一端連到第一模塊(M0D1)的IN-端，第一光耦(G1)的輸出另一端連到第一模塊(M0D1) 的CNT端，第二光耦至第七光耦的輸入及輸出連接方式同第一光耦 的連接方式。并聯(lián)直流模塊主功率電路(2)的第一模塊(M0D1)、 第二模塊(M0D2)直至第七模塊(M0D7)的TRM端子相互連接在一 起，再連接至D/A輸出電路(6)的第二十電阻(R20)的一端，第 一模塊(M0D1)、第二模塊(M0D2)至第七模塊(M0D7)的TRM端 子對電源地之間對應并聯(lián)第一電容(Cl)、第二電容(C2)……第 七電容(C7)。
3. 根據(jù)權利要求l所述的具有C緒總線接口的并聯(lián)模塊電源， 其特征是CAN總線收/發(fā)驅動電路(3)是由第一芯片(Ul)、第八 光耦(G8)、第九光耦(G9)等構成，第八光耦(G8)的輸入端第2 腳通過第八電阻(R8)連接至電源VDD，第八光耦(G8)的輸入端 第3腳連接至單片機主控制電路(7)的第一單片機(MCU1)的第7 腳(CANTX)，第八光耦(G8)的輸出端第6腳連接至第一芯片(Ul) 的第1腳(TXD)，并通過第十電阻(R10)連接至電源+ 5V2，第九 光耦(G9)的輸入端第2腳連接至電源+ 5V2，第九光耦(G9)的輸入端第3腳通過第十一電阻(R11)連接至第一芯片(Ul)的第4 腳，第九光耦(G9)的輸出端第6腳連接至單片機主控制電路(7) 的第一單片機(MCU1)的第6腳(CANRX)并通過第九電阻(R9) 連接至電源VDD，第一芯片(Ul)的第7腳連接到CAN總線的CANH 端，第一芯片(Ul)的第6腳連接到CAN總線的CANL端。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有CAN總線接口的并聯(lián)模塊電源， 其特征是單片機主控制電路(7)主要由第一單片機(MCU1)、第一 排阻(RN1)、第十一濾波電容(CUll)、第十二濾波電容(CU12) 等構成，第一排阻(RN1)的第9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16 腳相互短接連接到電源VDD端，第一排阻(RN1)的第1、 2、 3、 4、 5、 6、 7腳分別連接到第一單片機(MCU1)的第98、 97、 96、 95、 94、 93、 92腳，并通過并聯(lián)直流模塊主功率電路(2)的第一電阻 (Rl)、第二電阻(R2)……第七電阻(R7)分別連接到第一光耦 (Gl)、第二光耦(G2)……第七光耦(G7)的正輸入端。
專利摘要本實用新型提出了一種具有CAN總線接口的并聯(lián)模塊電源，其電路由CAN總線、微處理器C8051F040、D/A轉換及驅動放大、多塊功率模塊、A/D轉換及放大、電源電流電壓采樣、模塊功能控制組成。其有益效果在于1.CAN總線結構簡單，其傳輸介質可用雙絞線，布設簡單方便，成本低廉，通訊速率最高達1Mbps，傳輸距離遠，可達10km；2.CAN采用短幀結構，每一幀為8個字節(jié)，保證了數(shù)據(jù)的出錯率極低；3.所有現(xiàn)場數(shù)據(jù)均為數(shù)字量傳遞，抗干擾能力極強；4.電源模塊工藝技術成熟，較分立器件可靠，電源運行維護簡單；5.電源功率擴展靈活，實現(xiàn)方便。
文檔編號H02J1/10GK201156205SQ20082006561
公開日2008年11月26日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權日2008年2月4日
發(fā)明者劉維啟, 張云建, 軍 王, 舸 王, 詹江山 申請人:中國船舶重工集團公司第七〇九研究所