一种智能高频开关电源监控模块的设计

交流检测单元主要由三相交流电压检测板、三相显示板等组成。三相交流电压检测板安装在机柜内上部交流配电部位。其功能是将隔离后的市电信号送控制器，由控制器对市电参数进行检测，判断输入的交流电是否"超限"或"缺相"，当"超限"或"缺相"时，由控制器发出告警。转接单元将控制器发出的控制整流器输出电压高低的频率信号送各整流器，将检测到的各整流器的信号送控制器。这些信号包括：控制整流器输出电压高低的频率信号、均流总线的电压信号、各整流器的电流信号、整流器的告警信号。直流检测单元主要包括电池电流检测板和电池保护板。检测负载分路直流断路器是否断开，检测电池分路熔断器是否断开，检测电池分路电流并送控制器。控制器将交流检测单元、转接单元、直流检测单元送来的信号进行检测、显示、告警；控制整流器的工作状态。通过键盘实施状态查询、系统操作、参数设置。

2.2控制器的主要功能

　　检测：系统交流供电、电池状态、整流器状态、电池电流、主分路电流及故障内容；
　　控制：系统开机/关机、均充开/关、整流器开机/关机、电池试验开/关；
　　参数设置：系统参数设置，整流器柜数；
　　电池参数：均充电压、浮充电压、过压值、欠压值、充电限流值、转换电流等；
　　监控参数：设备编号、通讯接口、拨号方式、电话号码及故障回报开/关等；
　　通信：通过接口实现三遥，通过故障接口将系统告警信号输出至系统故障监视器。

3.监控系统软件实现

3.1 实现的功能

　　本系统采用集中管理、独立控制的模式，各模块的单片机都有自己独立的控制程序及与监控模块的通信程序。当个别模块出现故障时，不会影响整机运行。主监控模块软件采用模块化结构设计，各种功能都由相应的中断子程序完成。监控模块的软件主要完成以下功能：

接收各模块发送的数据； 向各模块发送控制命令； 人机交互接口。监控模块中的主控单片机为主机，整流模块的单片机为从机，相互间采用N、8、1 的10 位异步通信格式，波特率为4800B。从机发向主机的数据需在主机发出允许命令后才可发出，即被地址码选中的模块，才有权向监控模块发出数据。

3.2 主监控程序

　　主监控软件采用模块化结构设计、各种功能都由相应的中断子程序完成。图3所示为主程序流程图。系统的初始化包括MCU内部控制寄存器的初始化，寄存器区及数据区的初始化等。自检包括RAM自检及控制系统各传感器自检。自检通过后，开放中断及PTS，并调用显示初始化子程序。显示系统主菜单可用键盘选择各子菜单，包括运行参数菜单、状态菜单、故障记录菜单及参数设置菜单等。为确保运行安全，参数设置菜单仅供授权的管理维护人员使用，需输入密码才可进行操作。

图3 主程序

　　本监控系统采用8×4汉字显示，考虑到监控的参数众多，一屏无法全部显示，故采用菜单式操作方法，即选择显示屏显示的菜单信息，在告警模块面板的键盘按下合适的功能按键，系统的微处理器根据按键送来的信息作出反应，实现相应的功能。故按键有数字键及功能键。程序采用树状分支结构，如图4键盘程序流程图所示。

图4 键盘程序流程图

　　监控软件的核心部分是串口接收中断子程序。该子程序要完成串口通信、数据接收与校验、格式转换、存取、控制等。由于监控的数据量较大，对每类数据都要有固定格式，采取检错重发机制，保证数据的正确性。数据处理子程序主要是完成A/D转换，数据比较判断，数字信号输出反馈控制、清中断等。图5是串口接收中断子程序流图。

图5 串口接收中断子程序流程图

4.系统抗干扰措施

　　监控模块的性能直接影响整个开关电源的工作，如果抗干扰措施设计考虑不全，一旦干扰窜入监控模块，引发误测、误报，会导致整个系统瘫痪。本系统在设计中采取了硬件抗干扰和软件抗干扰相结合的办法。

4.1 硬件抗干扰措施

　　为了提高模拟量的输入阻抗，减少损耗，在进行A/D转换前加入一级电压跟随器，将检测的信号电压转换成电流后，再并一电阻恢复成电压信号，使用高精度的12位双积分A/D转换器ICL7109。为消除数字量的杂波干扰，电路中加入10uF的滤波电容组。整个系统在完成与计算机的串口通信时，采用6N136进行隔离。采用MAX706组成的看门狗电路，提高MCU的抗干扰措施。

4.2 软件抗干扰措施

主要采用数字滤波和数字调零技术，消除开关电路、A/D转换电路的偏差，对信号进行