前言:
美國Vicor公司是現(xiàn)時世界最大的高密度電源模塊生產(chǎn)商, 同時也是全球唯一能以零電壓、零電流技術(shù)大批量生產(chǎn)電源模塊的廠家。Vicor電源模塊包括DC-DC、AC-DC電源模塊,隔離、非隔離電源模塊轉(zhuǎn)換器。其中VICOR公司電源模塊的核心技術(shù)是 “零電流”開關(guān),它使變換器的工作頻率達到 了1MHz,效率大于80%。
項目設計背景及概述:
隨著科技的發(fā)展,數(shù)碼、電子類型的產(chǎn)品遍布每個角落,而這些數(shù)碼產(chǎn)品都需要有一個直流供電電源,傳統(tǒng)的電源一般由220V轉(zhuǎn)成直流,然后就直接供給設備使用,大部分并沒經(jīng)過保護措施,如過流或者過壓、短路的保護,并且也不清楚該設備的實際功耗,并不清楚耗電情況。并且也不能定時自動開啟該設備,往往只需要在一天的某個時間段運行,但由于忘記關(guān)電或者不方便關(guān)電往往也浪費了不必要的電。
設計智能直流供電及功耗表,正是為了解決上面描述的種種情況,解決諸多的供電保護問題,及定時開關(guān)問題等。為設備提供了多一重的保護,多一點的智能,更能讓你實時了解設備的耗電情況,以知道其在那種情況下是耗電最大或者最小的。
視頻演示:
3. 硬件設計原理
(1) 功能特點
- 外設可3路供電配置(自定、5V、3.3V);
- 電壓、電流、功耗可視(0.5秒采集一次,液晶上顯示實時及平均值);
- 2A硬件保護(帶自恢復保險絲,在軟件不起效果時,硬件限制過流);
- 過壓、過流保護(時刻監(jiān)控設備電壓電流值);
- 定時開啟和關(guān)閉設備(可定時到秒,每天準時開啟和關(guān)閉);
- 記錄保存(告警和開關(guān)的時間記錄在系統(tǒng)里,可隨時查看);
- 靜電、浪涌保護(電源端均設有TVS管作為保護);
- 液晶顯示(時刻顯示運行狀態(tài)及電壓電流值);
- 串口數(shù)據(jù)輸出(后期可制作上位機,將采集的數(shù)據(jù)在軟件端畫出曲線圖,分析設備的用電情況)。
(2) 功能描述
1) DC-DC電源電路,提供8到16V的電源輸入范圍;3種(與輸入相等的電壓、5V、3.3V)類型的輸出電壓。同時也為系統(tǒng)提供5V的電源。
2) MCU最小系統(tǒng),由SLH89F5162、復位電路和11.0592MHz的晶振組成;
3) 供電輸出電壓控制電路,3個4A的MOS管控制了輸出的通斷功能,使得輸出方式可以配置和選擇。
4) 電流采集電路,采用串聯(lián)采集電阻轉(zhuǎn)換為電壓的方式進行測量,本功能使用了LM224運算放大器進行信號的放大,最終到達MCU的AD輸入口;
5) 電壓采集電路,采用分壓的方式將電壓降至可采集范圍,通過跟隨器提高信號的穩(wěn)定性及可靠的電壓到MCU的AD接口;
6) 硬件過流保護,使用了2A的自恢復保險絲在輸出口的最末端放置,以保護設備的過流燒壞現(xiàn)象;
7) 液晶顯示,使用LCD12864顯示所有采集的電壓、電流值,以及實時時鐘、功率值,以及需要配置的參數(shù)顯示;
8) RTC電路,為定時開啟、關(guān)閉供電提供精準的運行保障;
9) RS232電路,可連接電腦,將數(shù)據(jù)實時傳送給電腦,以提供數(shù)據(jù)的分析和上位機的實現(xiàn);
10) 按鍵電路,提供本地配置參數(shù)實用;
11) LED和蜂鳴器,指示系統(tǒng)的運行情況,及告警情況;
12) 315MHz無線模塊接口,預留該接口用以使用315Mhz無線模塊,實現(xiàn)無線遠程遙控開啟和關(guān)閉的功能。
13) 告警記錄可以在LCD上查看,可保存6條歷史記錄,掉電不丟失。
硬件設計框圖: