基于一种110V高频大功率电源的单片机系统设计

我们所设计的110V高频大功率电源的主回路系统，原理图如下图图1所示。在图1所展示的主回路基础上，我们所设计的大功率电源单片机系统如下图图2所示。从图3中可以看到，该系统中其核心器件为AT89C51，配以其它外围器件，便构成了一个集检测、显示、报警、存储和通信等多种功能的单片机系统。由于这种大型传输装置适用的110V电源为一用一备，而两台电源是装在一台设备柜里的，所以一台设备只设计了一套单片机系统，两台电源共用。

图1 主回路原理图

图2 单片机控制系统逻辑方框图

在图2所展示的这一大功率电源单片机控制系统中，我们所设计的该系统在高频开关电源运行时，要同时对五个量进行检测，这五个量分别是输出电压、输出电流、充电电流、环境温度和电源内部温度。前三个量为模拟量传感器检测，经过信号放大器AD620送入A/D转换器TLC2543中，TLC2543是一个多通道输入、单通道输出的12位模数转换器件，转换精度较高，与单片机的接口也很简单。温度检测采用单总线数字温度传感器DS18B20。

在单片机系统对上文中所介绍的五个量进行检测时，被检测量主要采用数显方式，总共18块7段数码管中的16块用来组合五种显示，显示精确到小数点后一位，剩下的两块倒接用来显示单位“℃”。两片MAX7219刚好用来驱动16片数码管。被检测量中除了环境温度，其它四个量都设计了报警功能，报警的形式为声光报警。输出电压、输出电流和充电电流本来已经具有自动调节的能力，这里加上报警功能可以再增加一道保护措施，从而提高其安全性能，同时也能让设备的控制更加形象直观。

为了更进一步的提升所设计的单片机系统报警精度，在本方案中，我们分别为51单片机系统设定了输出电压报警上、下限和输出电流、充电电流报警上限。电源内部温度报警也是有必要的，排风扇故障、风口堵塞或其他原因导致电源内部温度升高对设备都是非常有害的，因此根据实际情况设定了一个报警上限，在达到45℃时将会自动报警。

在我们所设计的110V高频大功率电源的实际运行中，电源工作的历史信息记录也是非常重要的，这一工作也需要C51单片机来完成。因此，在图2所展示的单片机控制系统中，我们为这一大功率电源系统特别设计了一个简单的运行状况监控器。这一运行状况监控器主要利用24LC64作存储介质，24LC64具有8K字节的存储容量，能连续擦写1000000次以上。设计每秒记录1个数据，用四片24LC64作存储，因此能记录下近10小时的状况信息。在单片机和微机之间的通信，选用了基于RS232通信协议的MAX202收发器作为通信接口。
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