专利名称：一种具有can总线接口的并联模块电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种并联直流模块电源，具体涉及一种分布式CAN总线网络结构的并联 直流模块电源。
背景技术：
目前分布式电源多采用的是第二代过程控制ACS系统体系结构，即在几十米的范围内采用 模拟量和开关量进行信息传递和指令控制。信息和指令在传递的过程中易受干扰和破坏。再 有就是利用串行通讯总线方式进行数据交换和指令传递，其分布节点配置不灵活，编程实现 较复杂、通讯距离受限制。上述电源内部大量采用分立器件，使得结构较为复杂，系统的可 靠性降低，同时也增加了维护和维修的复杂程度。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述技术存在的不足而研制的一种能适应较恶劣 电磁工况环境、总线传输距离远、总线结构简单的具有CAN总线接口的分布式并联模块电源。本实用新型是这样实现的，它具有一个机箱，其内装有嵌入CAN总线接口单元、并联均流 输出的多块模块电源主功率单元及其控制电路，其上装有输入接线端、输出接线端、CAN总线 接线端。其电路由CAN总线、微处理器C8051F040、 D/A转换及驱动放大、多块功率模块、A/D 转换及放大、电源电流电压采样、模块功能控制组成，其中CAN总线与微处理器C8051F040的6、 7脚相连，多块功率模块通过D/A转换及驱动放大与微处理器C8051F040的100脚相连，多块功 率模的控制端与微处理器C8051F040的92 98脚相连，电源的电流电压采样的输入与多块功率 模块相连，电源的电流电压采样的输出与微处理器C8051F040的19、 20脚相连。本实用新型的CAN总线接口单元是在电源机箱内嵌入带有CAN控制器的微处理器，使所有 现场需要传递的模拟量、开关量和控制指令都转换成数字量通过抗干扰能力极强的CAN总线网 络传递；按上述方案，所述的电源主功率单元部分为多块模块并联均流输出，实现电源整体输出 功率扩展。本实用新型的有益效果在于-1. CAN总线结构简单，其传输介质可用双绞线，布设简单方便，成本低廉，通讯速率最高 达lMbps,传输距离远，可达10km;2. CAN采用短帧结构，每一帧为8个字节，保证了数据的出错率极低；3. 所有现场数据均为数字量传递，抗干扰能力极强；4. 电源模块工艺技术成熟，较分立器件可靠，电源运行维护简单；5. 电源功率扩展灵活，实现方便。
图-1是本实用新型实施的原理框图； 图-2是多块功率并联模块电路； 图-3是CAN总线收/发驱动电路； 图-4是电源输出电压采样电路； 图-5是电源输出电流采样电路； 图-6是D/A输出电路；图-7是微处理器控制电路； 图-8是并联模块电源结构图。其中1-机箱，2-电源母线，3-功率并联模块，4-控制盒，5-CAN总线接线端，6-输入线 接线端，7-输出线接线端，微处理器型号为C8051F040。
具体实施方式
以下结合说明书附图进一步说明本实用新型的实施方法图一l为电源的原理框图。主 要包括多块功率并联模块单元电路、CAN总线收/发驱动单元电路、A/D采样单元电路、D/A 驱动单元电路、微处理器(单片机)控制电路。接下来对各单元分别说明。参照图一2所示电路，这里整流桥BR1为三相整流桥，主功率电路由模块MODl、 MOD2、 MOD3......MOD7并联组成主功率输出电路，由光耦G1、 G2、 G3......G7组成模块启动/禁止控制电路。输入进电源的三相交流电经整流桥BR1整流成直流电输出，整流桥BR1的 输出正端分别连接至保险F1、 F2、 F3......F7的一端，保险F1、 F2、 F3......F7的另一端分别对应连接至共模电感L1、 L2、 L3......L7的输入一端，共模电感L1、 L2、 L3......L7的输出一端分别对应连接到各模块M0D1、 M0D2、 MOD3......M0D7的直流输入正端，整流桥BR1的输出负端分别连接到浪涌抑制热敏电阻RL1、 RL2、 RL3......RL7的一端，热敏电阻RL1、 RL2、RL3......RL7的另一端分别对应连接到共模电感L1、 L2、 L3......L7输入的另一端，共模电感Ll、 L2、 L3......L7输出的另一端分别对应连接到各模块MODl、 MOD2、 MOD3......MOD7的直流输入负端，各模块直流输入正、负端之间分别并联连接电容CU1、 CU2、 CU3......CU7，各模块的PC端子相互连接、各模块的TRM端子对应相互连接并连接到D/A输出电路6的运放 芯片U3A的第一脚，且各模块的TRM端子各自分别连接电容C1、 C2、 C3......C7的正极，电容C1、 C2、 C3......C7的负极连接到信号地，各模块输出正(OUT+)、负(OUT-)端通过正、负电源母线对应相互连接后并联输出，光耦G1 、 G2、 G3......G7的输入正端分别通过电阻Rl、 R2、 R3......R7对应连接到单片机控制电路7的单片机MCU1的第98脚、第97脚，第96脚......第92脚，光耦G1 、 G2、 G 3......G7的输入负端连接到信号地，光耦G1 、 G2、 G 3......G7的输出一端分别对应连接到各模块M0D1、 MOD2、 MOD3......MOD7的直流输入负端，光耦G1 、 G2、 G 3......G7的输出另 一端分别对应连接到各模块的MOD 1 、 MOD2、 MOD3......MOD7的CNT端。参照图一3所示电路CAN总线收/发驱动电路由CAN总线驱动器芯片U1、光耦G8、 G9构成。单片机控制电路7的单片机MCU1的第6脚连接到光耦G9的第6脚，并通过电阻R9 连接到电源VDD，光耦G9的第7脚连接到电源+5V1，光耦G9的第5脚连接到信号地，光耦G9的第 2脚连接到芯片U1的第4脚和电源+5V2，光耦G9的第3脚通过电阻R11连接到芯片U1的第4脚，单 片机控制电路7的单片机MCU1的第7脚连接到光耦G8的第3脚，光耦G8的第2脚通过电阻R8 连接到电源VDD，光耦G8的第7脚连接到电源+5V2，光耦G8的第5脚连接到电源+5V2的地，光耦 G8的第6脚连接到芯片U1的第1脚，并通过电阻R10连接到电源+5V2，芯片U1的第2脚连接到电 源+5V2的地，芯片U1的第8脚通过电阻R12连接到电源+5V2地，芯片Ul的第7脚连接至ljCAN总线 地CANH端，芯片U1的第6脚连接到CAN总线地CANL端。参照图一4电源输出电压采样电路主要由运放芯片U2A构成。"输出电压+"信号来自 电源输出电压，通过电阻R13连接到运放芯片U2A的第3脚，"输出电压+"信号和"输出电压 -"信号之间并联电容CU8，"输出电压-"信号连接到信号地，电容C8的一端和电阻R14的一 端短接后连接到运放芯片U2A的第3脚，电容C8的另一端和电阻R14的另一端短接后连接到信 号地，电阻R15的一端连接到运放芯片U2A的第2脚，电阻R15的另一端连接到信号地，电容 C9的一端和电阻Rfl的一端短接后连接到运放芯片U2A的第2脚，电容C9的另一端和电阻Rfl 的另一端短接后连接到运放芯片U2A的第1脚，运放芯片U2A的第1脚再连接到单片机控制电5路7的单片机MCU1的第19脚。参照图一5电源输出电流采样电路主要由运放芯片U2B构成。"霍尔信号+"信号来自 电源输出端霍尔电流传感器的输出信号，"霍尔信号+"通过电阻R16连接到运放芯片U2B的 第5脚，"霍尔信号+"和"霍尔信号-"之间并联电容CU9，"霍尔信号-"信号连接到信号地， 电容C10的一端和电阻R17的一端短接后连接到运放芯片U2B的第5脚，电容C9的另一端和电 阻R17的另一端短接后连接到信号地，电阻R18的一端连接到运放芯片U2B的第6脚，电阻R18 的另一端连接到信号地，电容Cll的一端和电阻Rf2的一端短接后连接到运放芯片U2B的第6 脚，电容Cll的另一端和电阻Rf2的另一端短接后连接到运放芯片U2B的第7脚，运放芯片U2B 的第7脚再连接到单片机控制电路7的单片机MCU1的第20脚。参照图_6 D/A输出电路主要由运放芯片U3A构成。单片机控制电路7的单片机 MCU1的第100脚输出通过电阻R19连接到运放芯片U3的第3脚，该脚同时对地并联电容CU10， 运放芯片U3的第8脚连接到电源+15V，运放芯片U3的第4脚连接到电源-15V，运放芯片U3的 第l、 2脚短接并连接到并联模块电路2各模块的TRM端，通过改变D/A输出的电压信号大小 来驱动模块进行功率调整，实现对电源输出电压或电流的控制。参照图_7单片机控制电路主要由单片机MCU1芯片构成。单片机MCU1是整个电源控 制单元的核心部分,CAN总线的收/发控制、电源电压和电流的采样值的分析处理、模块使能 控制以及模块输出电压或电流大小的调整都集中在这里进行处理。单片机MCU1的第12、 15、 16、 17脚短接，单片机MCU1的第9、 IO短接，单片机MCU1的第12脚连接到电容CU11、 CU12 的一端，电容CUll、 CU12的另一端连接到单片机MCU1的第9、 10脚，单片机MCU1的第100 脚连接到D/A输出电路6的电阻R19的一端，单片机MCU1的第98、 97、 96......92对应连接到并联模块电路2的电阻R1、 R2、 R3......R7的一端，排阻RN1的第1、 2、 3......7脚对应连接到单片机MCU1的第98、 97、 96......92脚，排阻RN1的第9、 10、 11......16脚短接再连接到电源VDD。参照图-8为并联模块结构图。并联模块电源的主要功能部分由模块1、模块2、模块3......模块7和控制盒(主要为单片机控制电路)构成。图中描绘了各模块、控制盒及输入、输出的 位置结构，以及控制信号和模块电源输入、输出线路的连接示意关系。
权利要求1. 一种具有CAN总线接口的并联模块电源，它具有一个机箱，其内 装有嵌入CAN总线接口单元、并联均流输出的多块模块电源主功率单元及其控制 电路，其上装有输入接线端、输出接线端、CAN总线接线端，其特征在于其电 路由CAN总线、微处理器C8051F040、 D/A转换及驱动放大、多块功率模块、A/D 转换及放大、电源电流电压采样、模块功能控制组成，其中CAN总线与微处理器 C8051F040的6、 7脚相连，多块功率模块通过D/A转换及驱动放大与微处理器 C8051F040的100脚相连，多块功率模的控制端与微处理器C8051F040的92 98脚 相连，电源的电流电压采样的输入与多块功率模块相连，电源的电流电压采样的 输出与微处理器C8051F040的19、 20脚相连。
2. 根据权利要求1所述的具有CAN总线接口的并联模块电源， 其特征是并联直流模块主功率电路(2)是由第一整流桥(BR1)、 第一模块(M0D1)、第二模块(M0D2)、直至第七模块(M0D7)及其 相关外围电路构成，第一整流桥(BR1)的输出正端(V+)连接到 第一热敏电阻(RL1)的一端，第一整流桥(BR1)的输出负端(V 一)连接到第一保险(Fl)的一端，然后通过第一热敏电阻(RL1) 的另一端和第一保险(Fl)的另一端分别连接到第一电感(Ll)的 输入端，第一电感(Ll)的输出端并联第一滤波电容(CU1)后连 接到第一模块(M0D1)的直流输入端(IN+)、( IN-)，第二模块(M0D2) 直至第七模块(M0D7)的输入回路的连接方法同第一模块(M0D1) 的输入连接方法，并联直流模块主功率电路(2)的输出部分是由 第一模块(M0D1)、第二模块(M0D2)直至第七模块(M0D7)的输 出端通过电源母线将正、负端对应并联连接后输出，各模块的PC 端子对应相互连接、各模块的TRM端子对应相互连接，每个模块各 自的+ S端子和0UT +端子连接、每个模块各自的一S端子和OUT — 端子连接，并联直流模块主功率电路(2)的第一光耦(Gl)正输 入端连接第一电阻(Rl)的一端，第一电阻(Rl)的另一端连接到 单片机主控制电路(7)第一排阻(RN1)的第1脚，第一光耦(Gl) 负输入端连接到电源地，第一光耦(Gl)的输出一端连到第一模块(M0D1)的IN-端，第一光耦(G1)的输出另一端连到第一模块(M0D1) 的CNT端，第二光耦至第七光耦的输入及输出连接方式同第一光耦 的连接方式。并联直流模块主功率电路(2)的第一模块(M0D1)、 第二模块(M0D2)直至第七模块(M0D7)的TRM端子相互连接在一 起，再连接至D/A输出电路(6)的第二十电阻(R20)的一端，第 一模块(M0D1)、第二模块(M0D2)至第七模块(M0D7)的TRM端 子对电源地之间对应并联第一电容(Cl)、第二电容(C2)……第 七电容(C7)。
3. 根据权利要求l所述的具有C緒总线接口的并联模块电源， 其特征是CAN总线收/发驱动电路(3)是由第一芯片(Ul)、第八 光耦(G8)、第九光耦(G9)等构成，第八光耦(G8)的输入端第2 脚通过第八电阻(R8)连接至电源VDD，第八光耦(G8)的输入端 第3脚连接至单片机主控制电路(7)的第一单片机(MCU1)的第7 脚(CANTX)，第八光耦(G8)的输出端第6脚连接至第一芯片(Ul) 的第1脚(TXD)，并通过第十电阻(R10)连接至电源+ 5V2，第九 光耦(G9)的输入端第2脚连接至电源+ 5V2，第九光耦(G9)的输入端第3脚通过第十一电阻(R11)连接至第一芯片(Ul)的第4 脚，第九光耦(G9)的输出端第6脚连接至单片机主控制电路(7) 的第一单片机(MCU1)的第6脚(CANRX)并通过第九电阻(R9) 连接至电源VDD，第一芯片(Ul)的第7脚连接到CAN总线的CANH 端，第一芯片(Ul)的第6脚连接到CAN总线的CANL端。
4.根据权利要求1所述的具有CAN总线接口的并联模块电源， 其特征是单片机主控制电路(7)主要由第一单片机(MCU1)、第一 排阻(RN1)、第十一滤波电容(CUll)、第十二滤波电容(CU12) 等构成，第一排阻(RN1)的第9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16 脚相互短接连接到电源VDD端，第一排阻(RN1)的第1、 2、 3、 4、 5、 6、 7脚分别连接到第一单片机(MCU1)的第98、 97、 96、 95、 94、 93、 92脚，并通过并联直流模块主功率电路(2)的第一电阻 (Rl)、第二电阻(R2)……第七电阻(R7)分别连接到第一光耦 (Gl)、第二光耦(G2)……第七光耦(G7)的正输入端。
专利摘要本实用新型提出了一种具有CAN总线接口的并联模块电源，其电路由CAN总线、微处理器C8051F040、D/A转换及驱动放大、多块功率模块、A/D转换及放大、电源电流电压采样、模块功能控制组成。其有益效果在于1.CAN总线结构简单，其传输介质可用双绞线，布设简单方便，成本低廉，通讯速率最高达1Mbps，传输距离远，可达10km；2.CAN采用短帧结构，每一帧为8个字节，保证了数据的出错率极低；3.所有现场数据均为数字量传递，抗干扰能力极强；4.电源模块工艺技术成熟，较分立器件可靠，电源运行维护简单；5.电源功率扩展灵活，实现方便。
文档编号H02J1/10GK201156205SQ20082006561
公开日2008年11月26日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者刘维启, 张云建, 军 王, 舸 王, 詹江山 申请人:中国船舶重工集团公司第七〇九研究所