专利名称：单片机控制开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微机型继电保护装置的核心，尤其涉及一种单片机控制开关电 源。
背景技术：
在继电保护及综合自动化变电站系统中，开关电源是微机型继电保护装置的动 力，是继电保护装置能够正常工作的基本保证，它的性能优劣对继电保护装置的正常运行 有着直接影响。从现场继电保护装置发生故障的统计资料分析，因开关电源的不良性能造 成保护装置发生的故障占了很大一部分。而且继电保护装置因其功能的不同对电源的输出 要求也有区别，因此设计符合继电保护装置要求的电源板需要综合考虑多方面因素，如电 源输入和输出精度、稳定性及可靠性、机械尺寸，工作环境等因素。目前的电源板设计多采用的方案有①多绕组输出变压器和线性稳压器输出多种 规格的电源；②采用AC220V供电的多路电源模块输出多种规格电压的电源。上述方案通常 无法较好的满足系统对机械尺寸，严酷的工作环境，电磁兼容环境，稳定性，可靠性等指标 的要求。制造和维护成本较高，无法及时显示电源的各项参数，出现故障后不能分类快速指 示原因，检修困难。
实用新型内容本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种单片机控制开关电 源，其稳定性、可靠性及抗干扰性得到进一步的提高，并且缩小了电源板的机械尺寸。为了实现上述的目的，本实用新型包括开关电路，开关电路连接开关变压器，开 关变压器输出端连接整流滤波电路输入端，开关变压器输入端连接输入整流滤波器电路的 输出端，所述的开关电路连接主控单片机，主控单片机连接电源输出电压监控电路，主控单 片机连接输出反馈控制电路，输出反馈控制电路连接系统保护电路。所述的主控单片机还连接有电源输入过压欠压监控电路，电源输入过压欠压监控 电路连接系统保护电路。所述的主控单片机还连接输出检测电路，输出检测电路包括输出电压采样反馈 电路和输出电流采样反馈电路，主控单片机连接输出接口电路。所述的开关电路和开关变压器以及整流滤波电路为2路或2路以上。所述的主控单片机与开关电路之间连接光电隔离电路。所述的主控单片机害连接输出检测电路，输出检测电路包括输出电压采样反馈 电路或输出电流采样反馈电路，主控单片机连接输出接口电路。本实用新型采用主控单片机配合输出电压反馈电路以及开关电路，实时控制系统 的供电，使电源系统的稳定性、可靠性及抗干扰性得到进一步的提高，并且缩小了电源板的 机械尺寸。
图1为本实用新型一种实施方式的电路原理框图。图2为本实用新型一种实施方式主控单片机处理的流程图。图3为本实用新型一种实施方式5V电源输出电压监控电路的电路图。图4为本实用新型一种实施方式MV电源输出电压监控电路的电路图。图5为本实用新型一种实施方式输出电压采样反馈电路的电路图。图6为本实用新型一种实施方式输出电流采样反馈电路的电路图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。如图1和图2所示，本实用新型的一种实施方式包括开关电路，开关电路连接开 关变压器，开关变压器输出端连接整流滤波电路输入端，开关变压器输入端连接输入整流 滤波器电路的输出端，所述的开关电路连接主控单片机，主控单片机连接输出检测电路和 电源输出电压监控电路，主控单片机连接输出反馈控制电路，输出反馈控制电路连接系统 保护电路。所述的主控单片机连接有电源输入过压欠压监控电路，电源输入过压欠压监控 电路连接系统保护电路。所述的输出检测电路包括输出电压采样反馈电路和输出电流采 样反馈电路。当电源输入过压欠压监控电路检测到过压或欠压时，主控单片机控制输出反 馈控制电路，输出反馈控制电路通过控制继电器保护电路即系统保护电路，控制输入端的 开关断开。所述的开关电路和开关变压器以及整流滤波电路为3路，其中2路直流5V，1路 直流24V。主控单片机采用美国MICROCHIP公司的PICMHJ64GP502，其由DSP处理器和16 位MCU整合集成。2路直流5V电源输出电压监控电路的结构相同，如图3所示5V电源输出电压监控 电路采用TI公司的TL431芯片，其输出电压用两个电阻就可以任意的设置到IV到36V范 围内的任何值。1路直流MV电源输出电压监控电路采用如图4的电路结构，其采用PC817芯片， 能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，随着输入信号的强弱变化产生相应光信号，使 光敏晶体管的导通程序也不同，输出的电压或电流也随之不同。电源输出电压监控电路实时监控输出电压，把监控到的输出电压数据通过主控单 片机的I/O 口输入到主控单片机内，主控单片机判断输出电压是否正常，如果输出异常直 接反馈到开关电路上，开关电路被停止工作。如图5输出电压采样反馈电路采用P817C，如图6输出电流采样反馈电路采用惠普 高精度线性光耦HCNR200，输出电压采样反馈电路和输出电流采样反馈电路，把输出电压的 数据经过A/D转换后反馈到与主控单片机相连的监控计算机上。所述的主控单片机与开关电路之间连接光电隔离电路。所述的主控单片机连接输 出接口电路，输出接口电路为CAN接口，CAN接口电路用于将供电时通过输出电压和电流采 样反馈电路获得的各种状态信息传输给上位机，即外接的监控计算机上。开关电路主要是由FET场效应管组成，通过控制场效应管的导通和截止实现电路 的开关功能，当输出的电压超出输出范围时，主控单片机的端口 PWM1，PWM2, PWM3被禁，开 关电路被停止工作。开关变压器和开关管配合一起构成一个自激式的间歇震荡器，把输入直流电压调制成一个高频脉冲电压，经整流滤波电路输出所需的低压直流电。整流滤波电 路采用桥式整流电路和TT型电感电容滤波电路，整流后输出的单向脉冲电流的电源两端 串联电感和并联电容，利用电感电容的性质，削去电流的“峰”，填补电流的“谷”，使输出电 流曲线进一步趋向平缓。输出反馈控制电路是三极管，系统保护电路是自锁继电器，三极管驱动带自锁继 电器进行控制，对电源的输入进行通断控制。电源输入过压欠压监控电路是基于TL431芯 片进行设计，原理上和电源输出电压监控电路基本相同。市电经过输入端二级EMI电源滤波器和输入端整流滤波电路的两次调整形成 C300V直流电，为本实用新型内部的器件供电和直接输出。输入端整流滤波电路为现有技术 中的各类整流滤波电路。作为本实用新型的改进，所述的开关电路和开关变压器以及整流滤波电路可以为 2路，4路或5路等。以及主控单片机只连接电源输出电压监控电路，主控单片机连接输出 反馈控制电路，输出反馈控制电路连接系统保护电路，由本实用新型自动完成控制，不需向 外部传送信息。输出接口电路也可采用RS232，USB等各类型接口。本实用新型在使用时，如图2所示电源输出电压监控电路获知输出电源的电压情 况，如不符合供电标准，即在主控单片机的控制下关闭开关变压器，使电路断开停止为设备 供电。如果输出电压符合要求，则打开开光变压器，使电路导通为设备供电。采用“整合数 字电源”技术，实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合。实现数字远程通讯遥 控或按键控制的无级平滑调压输出(三路分别独立控制)；对各路电源输出的短路/过载/ 轻载，过压/失压/欠压，交流输入电源的过高或过低等故障的自动检测、指示、报警、智能 保护以及故障消失后的自动恢复，并记录所发生的时间；可以实时的将异常参数，定时的将 电源的各参数记录存储上传至上位机；根据各路负载状况自动选择最优参数以实现高效节 能；继电保护装置的特殊性要求其专用开关电源开机电压5V先于MV电源，启动时间40 140ms，保持时间MV先于5V 20ms以上(通过2200UF/35V电解电容储能)，通过软件操作 可以实现次序延时开/关各路电源；可以设置避让对系统EMI敏感的开关频率段，防止对系 统造成干扰。
权利要求1.一种单片机控制开关电源，包括开关电路，开关电路连接开关变压器，开关变压器 输出端连接整流滤波电路输入端，开关变压器输入端连接输入整流滤波器电路的输出端， 其特征在于所述的开关电路连接主控单片机，主控单片机连接电源输出电压监控电路，主 控单片机连接输出反馈控制电路，输出反馈控制电路连接系统保护电路。
2.根据权利要求1所述的单片机控制开关电源，其特征在于所述的主控单片机还连 接有电源输入过压欠压监控电路，电源输入过压欠压监控电路连接系统保护电路。
3.根据权利要求1或2所述的单片机控制开关电源，其特征在于所述的主控单片机 还连接输出检测电路，输出检测电路包括输出电压采样反馈电路和输出电流采样反馈电 路，主控单片机连接输出接口电路。
4.根据权利要求3所述的单片机控制开关电源，其特征在于所述的开关电路和开关 变压器以及整流滤波电路为2路或2路以上。
5.根据权利要求4所述的单片机控制开关电源，其特征在于所述的主控单片机与开 关电路之间连接光电隔离电路。
6.根据权利要求1或2所述的单片机控制开关电源，其特征在于所述的主控单片机 害连接输出检测电路，输出检测电路包括输出电压采样反馈电路或输出电流采样反馈电 路，主控单片机连接输出接口电路。
专利摘要本实用新型涉及微机型继电保护装置的核心，尤其涉及一种单片机控制开关电源，其包括开关电路，开关电路连接开关变压器，开关变压器输出端连接整流滤波电路输入端，开关变压器输入端连接输入整流滤波器电路的输出端，所述的开关电路连接主控单片机，主控单片机连接电源输出电压监控电路，主控单片机连接输出反馈控制电路，输出反馈控制电路连接系统保护电路。其稳定性、可靠性及抗干扰性得到进一步的提高，并且缩小了电源板的机械尺寸。
文档编号H02H3/06GK201869108SQ201020632509
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者刘亚威, 曹全喜, 焦磊, 胡前南, 黄全友 申请人:郑州平高自动化有限公司