高壓恒流充電電源監控系統設計

摘要：介紹了基于單片機的10 kV恒流充電電源監控系統設計。系統采用STC12C5410AD單片機作為控制的核心，利用AT89C2051單片機采集按鍵信息，通過采樣電路獲取充電過程中的電壓、電流信息，然后在STC12C5410AD單片機的控制下，利用JHD12864F液晶顯示器對充電參數及可能出現的故障進行顯示，實現了對充電過程的數字化控制。鑒于系統工作在高壓環境下，為提高系統可靠性、抗干擾能力以及充電的精度，在硬件設計和軟件設計方面對系統進行了優化。經試驗測試，該系統具有可靠性好，抗干擾能力強，精度高的優點。
關鍵詞：高壓恒流電源；單片機；液晶顯示；優化

隨著電磁發射技術研究的不斷深入，高壓電源在電磁發射試驗中的作用越來越重要，對于高壓電源的性能也提出了更高的要求，尤其在充電功率、安全性能和人機界面等方面。針對這一要求，本文介紹了一種基于單片機的10 kV恒流充電電源監控系統的設計。該系統具有充電前可對待充電電容器電壓進行查詢，充電電壓、充電電流可由鍵盤設定以及對充電過程中待充電電容器的電壓值及可能出現的故障進行顯示的功能，使得整個充電過程透明化，具有較好的實用性。

1 系統組成及工作原理
監控系統主要由鍵盤輸入系統、顯示控制系統、采樣電路等組成，鍵盤輸入系統由4×4鍵盤、AT89C2051單片機及相應外圍電路組成；顯示控制系統由JHD12864液晶顯示器、STC12C5410AD單片機及相應外圍電路組成；采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路。
在介紹系統工作原理前，首先介紹一下SG3525A，SG3525A是一種PWM集成控制器，其具有外同步、軟啟動、誤差放大以及關閉輸出驅動信號等功能，是控制恒流充電的關鍵器件。系統工作原理如圖1所示，鍵盤輸入系統負責向顯示控制系統提供按鍵信息，對顯示控制系電壓、電流進行設定，設定完后STC12C5410AD將產生一定占空比的PWM波，經過濾波放大后變為低電平，加到SG3525A關閉端，使電源開始工作。同時，STC12C5410AD內集成的10位A／D轉換器將電壓、電流采樣電路提供的模擬量轉換成代表實際電壓、電流的數字量，然后通過液晶顯示出來。隨著充電的進行，當實際電壓值大于設定值時，同樣產生一定占空比的PWM波，經過濾波放大后變為高電平，加到SG3525A關閉端，使電源停止工作。對于電流的調節，單片機將根據設定電流值的大小輸出相應占空比的PWM波，然后經過濾波后加到SG3525A同相輸入端，反相輸入端則與電流采樣電路相連，形成反饋回路，從而控制充電電流的大小，實現恒流充電。

電源充電的具體過程如圖2所示，當系統上電后，液晶屏顯示“歡迎使用本電流源，充電請按1，查詢請按2”，當充電參數設置完后，開始充電，充電過程中，如果檢測到電壓、電流過大或過小，系統將控制電源停止工作，同時液晶屏將根據故障類型進行相應顯示。