基于STM32的礦用本質安全型電源設計

　　（2）過壓保護及其恢復電路

　　調節圖4 中的變阻器R5設定過壓保護值為12.5 V,本安電源的輸出Urout經過R44、R47的分壓通

　　過U7和設定值相比較。當分壓值大于設定值時，BH1 輸出為低電平，本安電源輸出為零。調節R37使得本安電源輸出為零時U6的反向輸入端電壓大于同向輸入端的電壓。當Urout=0 時，D7、D8導通，比較器的輸出BH1為高電平， 那么本安電源有輸出，如果Urout仍然大于保護值，U7

　　輸出BH1為零，D7、D8導通U6輸出BH1為高電平， 如此反復直到本安電源輸出在正常范圍內。第2 級過壓保護及其恢復電路同理。

圖4 過壓保護

2 軟件保護

　　圖2 的主回路中有BPC1 和BPC2 這2 個管腳和STM32 普通的GPIO 管腳相連。圖3 中的AD0

　　管腳是第1 級過流保護的監視管腳，AD1是第2 級過流保護的監視管腳。圖5 中的AD2、AD3、AD4、AD5是過壓監控管腳。它們分別連接到STM32 的AD 轉換管腳，經過AD 轉換后，判斷本安電源是否過壓、過流然后控制主回路中得BPC1、BPC2 兩個管腳，確保本安電源工作在安全范圍。

　　圖6 是軟件保護的程序流程圖， 因為AD 轉換是多路的，所以在數據傳輸的時候采用DMA 傳輸，在STM32 初始化的過程中除了包括系統時鐘RCC、通用輸入輸出端口GPIO、嵌套向量中斷控制器、定時器、串口、AD 轉換的初始化，也要包括DMA傳輸的初始化。完成初始化后啟動AD 轉換，把轉換結果進行相應的處理后判斷是否超出過壓過流限定值， 如果超過就清零BPC1、BPC2, 當軟件保護把BPC1、BPC2 置零后，恢復只能由硬件電路來完成。

圖5 軟件保護

圖6 軟件保護流程圖

　　3 結語

　　從軟件和硬件2 個方面介紹了本安電源，硬件方面介紹主回路、過流保護、過壓保護及其恢復

　　電路的工作原理， 軟件方面主要是通過STM32 進行控制的，可以加上通信模塊ADM2483,通過串口把AD 采集的結果通過MODBUS 通信傳到上位機，可以實時地觀察到本安電源的輸出情況，同時可以充分利用芯片的管腳。測試該本安電源工作正常，保護及時，作為傳感器，彎道報警器的工作電源。