??? 摘 要: 首先分析了現(xiàn)代開關(guān)電源" title="開關(guān)電源">開關(guān)電源的優(yōu)缺點(diǎn)及其發(fā)展?fàn)顩r,，然后在開關(guān)電源的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型的帶檢測和保護(hù)功能的智能化電源,。其具有抗連續(xù)雷電沖擊的能力,，并配有RS485通信接口,，可與上位計(jì)算機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)電源的集中監(jiān)控,、集中管理,。
??? 關(guān)鍵詞: 開關(guān)電源? 過電壓" title="過電壓">過電壓監(jiān)測? MODBUS? 通信

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??? 隨著電子技術(shù)和電源技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源以體積小,、重量輕,、功率大,、集成度高、輸出組合便利等優(yōu)點(diǎn)而成為電子電路電源的首選,。在實(shí)際的工作環(huán)境中,，特別是在一些工業(yè)場所中,，電磁環(huán)境十分惡劣,，常常有異常情況出現(xiàn),，例如過電壓,、瞬態(tài)脈沖沖擊波、強(qiáng)電磁輻射等,，這些都有可能擊毀電源,，影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。本文對(duì)以微處理機(jī)為核心的“透明”電源檢測技術(shù)輔以提高開關(guān)電源抗過電壓,、抗干擾性能的手段,，設(shè)計(jì)了一種具有保護(hù)和監(jiān)控功能的開關(guān)電源。
1 設(shè)計(jì)思想
??? 隨著電子設(shè)備對(duì)電源系統(tǒng)要求的日益提高,，研究廉價(jià)的具有監(jiān)視,、管理供電電源功能的開關(guān)電源愈來愈顯得必要。本文在綜合考慮電源各種技術(shù)性能和對(duì)自身的安全要求以及開關(guān)電源性能的基礎(chǔ)上,，設(shè)計(jì)出了一種新型實(shí)用的帶有過電壓檢測和保護(hù)裝置的智能化電源,。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
??? (1)實(shí)現(xiàn)了對(duì)過電壓的檢測，并能記錄每次過電壓的瞬時(shí)值和峰值,，可啟動(dòng)備用電源供電,，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子電路的保護(hù)作用。
??? (2)具有抗沖擊能力強(qiáng),、使用壽命長,、帶液晶屏數(shù)字監(jiān)視的特點(diǎn)，同時(shí)通過RS485通信接口與管理計(jì)算機(jī)通訊能實(shí)現(xiàn)“透明”電源的工作和保護(hù)等功能,。
??? (3)能實(shí)時(shí)顯示輸出電壓,、電流的大小，過電壓的次數(shù),、大小以及必要的參數(shù)設(shè)置信息,。
??? (4)通過接口與后臺(tái)或遠(yuǎn)端PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。
??? 智能化電源的核心由顯示板、CPU板,、通信板,、備用電源板、過電壓檢測板,、鍵盤,、通信轉(zhuǎn)接板組成。裝置的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)電壓的峰值檢測,，尤其是過電壓的檢測。本文提出了一種基于單片機(jī)的過電壓檢測和峰值電壓檢測方法,，實(shí)驗(yàn)證明它滿足了對(duì)檢測的快速性和精確性的要求,。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
??? 系統(tǒng)硬件框架如圖1所示。在正常的情況下,，220V的交流輸入電壓經(jīng)過整流,、濾波、DC/DC變換,、穩(wěn)壓電路后可得到一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓,，基本上是一個(gè)開關(guān)電源；當(dāng)有過電壓時(shí),，過電壓信號(hào)經(jīng)過過電壓檢測電路" title="檢測電路">檢測電路檢測和峰值電壓保持電路保持,，控制電源回路，斷開正常工作的交流電路,，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)啟動(dòng)備用電源工作,，以及完成對(duì)過電壓的瞬時(shí)值和峰值的測量,。

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??? 主程序由初始化、看門狗置位,、鍵盤掃描子程序,、中斷子程序組成。主程序主要進(jìn)行分配內(nèi)存單元,、設(shè)置串行口等器件的工作方式和參數(shù),，為系統(tǒng)正常工作創(chuàng)造條件,。在主程序運(yùn)行的過程中,，通過按鍵可以顯示檢測的各個(gè)量的值；同時(shí)在系統(tǒng)有過電壓和干擾信號(hào)產(chǎn)生時(shí),，液晶顯示屏?xí)@示提示信息,，使電源實(shí)現(xiàn)“透明”，便于電源的管理,。在本系統(tǒng)中,，鍵盤采用的是由P1口組成的3×3行列矩陣式鍵盤。由于鍵盤程序的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,，所以具體過程不做介紹,。
??? 子程序中值得一提的是通訊子程序。為了實(shí)現(xiàn)與目前應(yīng)用較為廣泛的MODICON系列測控系統(tǒng)的接口,，本系統(tǒng)選用了控制系統(tǒng)中較為通用的MODBUS協(xié)議進(jìn)行通訊,。MODBUS協(xié)議采用主－從通信方式，它規(guī)定把各個(gè)報(bào)文封裝成對(duì)應(yīng)的一幀數(shù)據(jù),，以幀為單位傳輸數(shù)據(jù),。主站發(fā)送的報(bào)文包括接收者地址、任務(wù),、任務(wù)數(shù)據(jù),、校驗(yàn)方式等內(nèi)容；從站響應(yīng)信息報(bào)文包括從站地址,、所執(zhí)行的任務(wù),、執(zhí)行任務(wù)得到的數(shù)據(jù)、校驗(yàn)方式等內(nèi)容。MODBUS協(xié)議有兩種報(bào)文組成結(jié)構(gòu)（又稱傳輸模式）,，分別是ASCII（美國信息交換碼）模式和RTU模式,。同一MODBUS總線網(wǎng)絡(luò)上的所有站點(diǎn)設(shè)備都必須使用相同的模式和對(duì)應(yīng)的串口通信參數(shù)。本次設(shè)計(jì)采用的是RTU報(bào)文傳送方式,。RTU模式的報(bào)文字符由8位二進(jìn)制編碼組成,，本設(shè)計(jì)方案的每個(gè)字符包含1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和2位停止位（無奇偶校驗(yàn)）,。 RTU模式的報(bào)文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送,，每幀報(bào)文以至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開始傳輸，同樣以至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)志報(bào)文傳輸?shù)慕Y(jié)束,。通訊程序已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,，具體的框圖省去。通訊程序軟件運(yùn)行時(shí)隨時(shí)檢測串行口,，若證實(shí)為上位機(jī)通訊請求,，則發(fā)應(yīng)答信號(hào)，實(shí)現(xiàn) “握手”,，然后按上位機(jī)要求發(fā)送或接收數(shù)據(jù),。發(fā)送時(shí)，將本機(jī)檢測的電壓值,、電流值向上發(fā)送,，接收時(shí)則將上位機(jī)發(fā)來的系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行差錯(cuò)判斷后放入本機(jī)原設(shè)置單元，然后再由軟件根據(jù)設(shè)置值進(jìn)行相應(yīng)處理,。
??? 經(jīng)過電路板的設(shè)計(jì),、調(diào)試和程序的調(diào)試，證明了“透明”電源的可靠性,。在調(diào)試的過程中做了大量的模擬過電壓和沖擊脈沖的試驗(yàn)來檢測系統(tǒng)的性能,。通過試驗(yàn)證明過電壓保護(hù)電路和峰值檢測電路可以迅速準(zhǔn)確地捕捉過電壓和沖擊脈沖，并且電路的反映速度很快,，可以檢測到納秒級(jí)的干擾信號(hào),。這些性能很好地滿足了工業(yè)的需要，使得在有過電壓和沖擊脈沖產(chǎn)生的時(shí)候系統(tǒng)可以有效地保護(hù)電子電路,；同時(shí)通過單片機(jī)和液晶顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示這個(gè)電源的工作情況和性能,，達(dá)到了“透明”電源的效果。而且在本設(shè)計(jì)中,，電源系統(tǒng)通過通訊接口可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在遠(yuǎn)程對(duì)整個(gè)電源監(jiān)控,，便于電源的管理，實(shí)現(xiàn)了“遙控”的性能,。
參考文獻(xiàn)
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