專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制開(kāi)關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的核心，尤其涉及一種單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電 源。
背景技術(shù)：
在繼電保護(hù)及綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源是微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的動(dòng) 力，是繼電保護(hù)裝置能夠正常工作的基本保證，它的性能優(yōu)劣對(duì)繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行 有著直接影響。從現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障的統(tǒng)計(jì)資料分析，因開(kāi)關(guān)電源的不良性能造 成保護(hù)裝置發(fā)生的故障占了很大一部分。而且繼電保護(hù)裝置因其功能的不同對(duì)電源的輸出 要求也有區(qū)別，因此設(shè)計(jì)符合繼電保護(hù)裝置要求的電源板需要綜合考慮多方面因素，如電 源輸入和輸出精度、穩(wěn)定性及可靠性、機(jī)械尺寸，工作環(huán)境等因素。目前的電源板設(shè)計(jì)多采用的方案有①多繞組輸出變壓器和線性穩(wěn)壓器輸出多種 規(guī)格的電源；②采用AC220V供電的多路電源模塊輸出多種規(guī)格電壓的電源。上述方案通常 無(wú)法較好的滿足系統(tǒng)對(duì)機(jī)械尺寸，嚴(yán)酷的工作環(huán)境，電磁兼容環(huán)境，穩(wěn)定性，可靠性等指標(biāo) 的要求。制造和維護(hù)成本較高，無(wú)法及時(shí)顯示電源的各項(xiàng)參數(shù)，出現(xiàn)故障后不能分類(lèi)快速指 示原因，檢修困難。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電 源，其穩(wěn)定性、可靠性及抗干擾性得到進(jìn)一步的提高，并且縮小了電源板的機(jī)械尺寸。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路連接開(kāi)關(guān)變壓器，開(kāi) 關(guān)變壓器輸出端連接整流濾波電路輸入端，開(kāi)關(guān)變壓器輸入端連接輸入整流濾波器電路的 輸出端，所述的開(kāi)關(guān)電路連接主控單片機(jī)，主控單片機(jī)連接電源輸出電壓監(jiān)控電路，主控單 片機(jī)連接輸出反饋控制電路，輸出反饋控制電路連接系統(tǒng)保護(hù)電路。所述的主控單片機(jī)還連接有電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控電路，電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控 電路連接系統(tǒng)保護(hù)電路。所述的主控單片機(jī)還連接輸出檢測(cè)電路，輸出檢測(cè)電路包括輸出電壓采樣反饋 電路和輸出電流采樣反饋電路，主控單片機(jī)連接輸出接口電路。所述的開(kāi)關(guān)電路和開(kāi)關(guān)變壓器以及整流濾波電路為2路或2路以上。所述的主控單片機(jī)與開(kāi)關(guān)電路之間連接光電隔離電路。所述的主控單片機(jī)害連接輸出檢測(cè)電路，輸出檢測(cè)電路包括輸出電壓采樣反饋 電路或輸出電流采樣反饋電路，主控單片機(jī)連接輸出接口電路。本實(shí)用新型采用主控單片機(jī)配合輸出電壓反饋電路以及開(kāi)關(guān)電路，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng) 的供電，使電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性及抗干擾性得到進(jìn)一步的提高，并且縮小了電源板的 機(jī)械尺寸。
圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的電路原理框圖。圖2為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式主控單片機(jī)處理的流程圖。圖3為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式5V電源輸出電壓監(jiān)控電路的電路圖。圖4為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式MV電源輸出電壓監(jiān)控電路的電路圖。圖5為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式輸出電壓采樣反饋電路的電路圖。圖6為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式輸出電流采樣反饋電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路連接開(kāi) 關(guān)變壓器，開(kāi)關(guān)變壓器輸出端連接整流濾波電路輸入端，開(kāi)關(guān)變壓器輸入端連接輸入整流 濾波器電路的輸出端，所述的開(kāi)關(guān)電路連接主控單片機(jī)，主控單片機(jī)連接輸出檢測(cè)電路和 電源輸出電壓監(jiān)控電路，主控單片機(jī)連接輸出反饋控制電路，輸出反饋控制電路連接系統(tǒng) 保護(hù)電路。所述的主控單片機(jī)連接有電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控電路，電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控 電路連接系統(tǒng)保護(hù)電路。所述的輸出檢測(cè)電路包括輸出電壓采樣反饋電路和輸出電流采 樣反饋電路。當(dāng)電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控電路檢測(cè)到過(guò)壓或欠壓時(shí)，主控單片機(jī)控制輸出反 饋控制電路，輸出反饋控制電路通過(guò)控制繼電器保護(hù)電路即系統(tǒng)保護(hù)電路，控制輸入端的 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。所述的開(kāi)關(guān)電路和開(kāi)關(guān)變壓器以及整流濾波電路為3路，其中2路直流5V，1路 直流24V。主控單片機(jī)采用美國(guó)MICROCHIP公司的PICMHJ64GP502，其由DSP處理器和16 位MCU整合集成。2路直流5V電源輸出電壓監(jiān)控電路的結(jié)構(gòu)相同，如圖3所示5V電源輸出電壓監(jiān)控 電路采用TI公司的TL431芯片，其輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到IV到36V范 圍內(nèi)的任何值。1路直流MV電源輸出電壓監(jiān)控電路采用如圖4的電路結(jié)構(gòu)，其采用PC817芯片， 能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)，隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化產(chǎn)生相應(yīng)光信號(hào)，使 光敏晶體管的導(dǎo)通程序也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。電源輸出電壓監(jiān)控電路實(shí)時(shí)監(jiān)控輸出電壓，把監(jiān)控到的輸出電壓數(shù)據(jù)通過(guò)主控單 片機(jī)的I/O 口輸入到主控單片機(jī)內(nèi)，主控單片機(jī)判斷輸出電壓是否正常，如果輸出異常直 接反饋到開(kāi)關(guān)電路上，開(kāi)關(guān)電路被停止工作。如圖5輸出電壓采樣反饋電路采用P817C，如圖6輸出電流采樣反饋電路采用惠普 高精度線性光耦HCNR200，輸出電壓采樣反饋電路和輸出電流采樣反饋電路，把輸出電壓的 數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后反饋到與主控單片機(jī)相連的監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。所述的主控單片機(jī)與開(kāi)關(guān)電路之間連接光電隔離電路。所述的主控單片機(jī)連接輸 出接口電路，輸出接口電路為CAN接口，CAN接口電路用于將供電時(shí)通過(guò)輸出電壓和電流采 樣反饋電路獲得的各種狀態(tài)信息傳輸給上位機(jī)，即外接的監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。開(kāi)關(guān)電路主要是由FET場(chǎng)效應(yīng)管組成，通過(guò)控制場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通和截止實(shí)現(xiàn)電路 的開(kāi)關(guān)功能，當(dāng)輸出的電壓超出輸出范圍時(shí)，主控單片機(jī)的端口 PWM1，PWM2, PWM3被禁，開(kāi) 關(guān)電路被停止工作。開(kāi)關(guān)變壓器和開(kāi)關(guān)管配合一起構(gòu)成一個(gè)自激式的間歇震蕩器，把輸入直流電壓調(diào)制成一個(gè)高頻脈沖電壓，經(jīng)整流濾波電路輸出所需的低壓直流電。整流濾波電 路采用橋式整流電路和TT型電感電容濾波電路，整流后輸出的單向脈沖電流的電源兩端 串聯(lián)電感和并聯(lián)電容，利用電感電容的性質(zhì)，削去電流的“峰”，填補(bǔ)電流的“谷”，使輸出電 流曲線進(jìn)一步趨向平緩。輸出反饋控制電路是三極管，系統(tǒng)保護(hù)電路是自鎖繼電器，三極管驅(qū)動(dòng)帶自鎖繼 電器進(jìn)行控制，對(duì)電源的輸入進(jìn)行通斷控制。電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控電路是基于TL431芯 片進(jìn)行設(shè)計(jì)，原理上和電源輸出電壓監(jiān)控電路基本相同。市電經(jīng)過(guò)輸入端二級(jí)EMI電源濾波器和輸入端整流濾波電路的兩次調(diào)整形成 C300V直流電，為本實(shí)用新型內(nèi)部的器件供電和直接輸出。輸入端整流濾波電路為現(xiàn)有技術(shù) 中的各類(lèi)整流濾波電路。作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述的開(kāi)關(guān)電路和開(kāi)關(guān)變壓器以及整流濾波電路可以為 2路，4路或5路等。以及主控單片機(jī)只連接電源輸出電壓監(jiān)控電路，主控單片機(jī)連接輸出 反饋控制電路，輸出反饋控制電路連接系統(tǒng)保護(hù)電路，由本實(shí)用新型自動(dòng)完成控制，不需向 外部傳送信息。輸出接口電路也可采用RS232，USB等各類(lèi)型接口。本實(shí)用新型在使用時(shí)，如圖2所示電源輸出電壓監(jiān)控電路獲知輸出電源的電壓情 況，如不符合供電標(biāo)準(zhǔn)，即在主控單片機(jī)的控制下關(guān)閉開(kāi)關(guān)變壓器，使電路斷開(kāi)停止為設(shè)備 供電。如果輸出電壓符合要求，則打開(kāi)開(kāi)光變壓器，使電路導(dǎo)通為設(shè)備供電。采用“整合數(shù) 字電源”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)電源中模擬組件與數(shù)字組件的優(yōu)化組合。實(shí)現(xiàn)數(shù)字遠(yuǎn)程通訊遙 控或按鍵控制的無(wú)級(jí)平滑調(diào)壓輸出(三路分別獨(dú)立控制)；對(duì)各路電源輸出的短路/過(guò)載/ 輕載，過(guò)壓/失壓/欠壓，交流輸入電源的過(guò)高或過(guò)低等故障的自動(dòng)檢測(cè)、指示、報(bào)警、智能 保護(hù)以及故障消失后的自動(dòng)恢復(fù)，并記錄所發(fā)生的時(shí)間；可以實(shí)時(shí)的將異常參數(shù)，定時(shí)的將 電源的各參數(shù)記錄存儲(chǔ)上傳至上位機(jī)；根據(jù)各路負(fù)載狀況自動(dòng)選擇最優(yōu)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)高效節(jié) 能；繼電保護(hù)裝置的特殊性要求其專(zhuān)用開(kāi)關(guān)電源開(kāi)機(jī)電壓5V先于MV電源，啟動(dòng)時(shí)間40 140ms，保持時(shí)間MV先于5V 20ms以上(通過(guò)2200UF/35V電解電容儲(chǔ)能)，通過(guò)軟件操作 可以實(shí)現(xiàn)次序延時(shí)開(kāi)/關(guān)各路電源；可以設(shè)置避讓對(duì)系統(tǒng)EMI敏感的開(kāi)關(guān)頻率段，防止對(duì)系 統(tǒng)造成干擾。
權(quán)利要求1.一種單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路連接開(kāi)關(guān)變壓器，開(kāi)關(guān)變壓器 輸出端連接整流濾波電路輸入端，開(kāi)關(guān)變壓器輸入端連接輸入整流濾波器電路的輸出端， 其特征在于所述的開(kāi)關(guān)電路連接主控單片機(jī)，主控單片機(jī)連接電源輸出電壓監(jiān)控電路，主 控單片機(jī)連接輸出反饋控制電路，輸出反饋控制電路連接系統(tǒng)保護(hù)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述的主控單片機(jī)還連 接有電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控電路，電源輸入過(guò)壓欠壓監(jiān)控電路連接系統(tǒng)保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述的主控單片機(jī) 還連接輸出檢測(cè)電路，輸出檢測(cè)電路包括輸出電壓采樣反饋電路和輸出電流采樣反饋電 路，主控單片機(jī)連接輸出接口電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述的開(kāi)關(guān)電路和開(kāi)關(guān) 變壓器以及整流濾波電路為2路或2路以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述的主控單片機(jī)與開(kāi) 關(guān)電路之間連接光電隔離電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述的主控單片機(jī) 害連接輸出檢測(cè)電路，輸出檢測(cè)電路包括輸出電壓采樣反饋電路或輸出電流采樣反饋電 路，主控單片機(jī)連接輸出接口電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的核心，尤其涉及一種單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，其包括開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路連接開(kāi)關(guān)變壓器，開(kāi)關(guān)變壓器輸出端連接整流濾波電路輸入端，開(kāi)關(guān)變壓器輸入端連接輸入整流濾波器電路的輸出端，所述的開(kāi)關(guān)電路連接主控單片機(jī)，主控單片機(jī)連接電源輸出電壓監(jiān)控電路，主控單片機(jī)連接輸出反饋控制電路，輸出反饋控制電路連接系統(tǒng)保護(hù)電路。其穩(wěn)定性、可靠性及抗干擾性得到進(jìn)一步的提高，并且縮小了電源板的機(jī)械尺寸。
文檔編號(hào)H02H3/06GK201869108SQ201020632509
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者劉亞威, 曹全喜, 焦磊, 胡前南, 黃全友 申請(qǐng)人:鄭州平高自動(dòng)化有限公司