基于80C196KC设计的5kW高频通信电源整流及监控系统

摘 要:介绍一种以80C196KC为核心的通信电源监控系统及整流模块的实现方案，讨论了系统的硬件结构，软件设计及功能，并对系统的可*性及抗干扰措施进行了阐述。

智能化高频开关电源是一代新型直流电源装置，它具有高度灵活组合、自主监控的特点。目前应用十分广泛，尤其在通信领域，因其具有体积小、噪音低、维护方便又可被纳入通信系统的计算机监控系统等优点，从而基本上取代了相控稳压电源。本文阐述了一种5kW通信电源整流模块及其二级监控系统的实现方案，并给出了部分软件的流程图。

１ 系统硬件原理

图１示出整个电源系统的原理框图。系统中各功能模块都具有自己独立的监控功能，可完成对所监控模块的管理。本文将主要讨论高频开关整流模块和主监控模块。

1.1 高频开关整流模块

整流模块是一种智能化高频开关稳压模块，其原理框图见图2。它采用无工频变压器的整流结构，主要由PWM控制器、逆变器、信号取样、单片机控制器及负载均流等部分组成。其中逆变器采用IGBT构成的全桥逆变器。PWM控制器采用移相式PWM控制器UC3875，它在单片机80C196KC的控制下，根据反馈的电压电流值与设定值的差，输出相移变化的PWM脉冲，经驱动、放大及整形后，控制逆变桥中IGBT的关断或导通，以改变输出电压的大小。

为了实现多机并联运行的目的，本系统采用了负载自动均流电路，其核心是Unitrode公司的UC3907负载均流控制器。当多机并联运行时，整流模块中3907的CSB脚并联于均流母线CSB上，由于3907采用的是最大电流均流法，所以在均流母线上反映的是输出电流最大的模块的电流，当本模块的电流小于CSB电流时，3907的输出就会改变3875的反馈电压值，从而改变PWM控制器移相脉冲的相移，进而改变输出电压和电流，使得该模块电流与最大电流一致，实现自动均流的目的。

为使整个电源系统具有自诊断和人机交互的控制功能，每个整流模块都具有本身的监控部分，以担负本地监控以及与主监控模块通信的任务。整流模块的单片机所承担的任务是检测输出电压、电流及温度，向ＰＷＭ控制器发送输出电压值及最大限流值指令，负责开启冷却风扇、告警等，并允许各模块退出或投入系统。

单片机还定期将本模块的电压、电流值及故障情况传送给主监控模块，同时也接收来自主监控模块的命令。模块间的通信采用RS-485总线方式，接口芯片为MAXIM公司的MAX1480B，该芯片是完整的电气隔离的RS-485转换器，具有良好的抗干扰能力，适合应用于恶劣的电磁环境中。

1.2 主监控模块

系统主监控模块作为一个独立的模块，可监控整个电源系统的工作状态，控制各模块的投入和退出，完成人机对话，实现与外部PC或远端主机的通信。

图3是该模块的原理框图。系统采用Intel公司的80C196KC作主控制器，用本身的TXD、RXD经RS-485转换后与各模块通信，又通过外接8250扩展出RS-232接口与PC或远端主机通信。为实现本地的人机交互操作，系统采用了大屏幕的LCD界面和24键的键盘，并可直接外挂EPSON1600K打印机。为了满足自动监控的需要，监控模块设有8路数字量输入口，6路继电器输出口，5路A/D输入，3路D/A输出及两路告警输出。

主监控系统检测直流母线电压、电流，当电压或电流大于上限设定值时，便命令整流模块降压限流，并根据各整流模块的工作状况，决定每个模块的退出和投入，从而使整个电源系统工作在稳定的状态下。

此外，为了整个电源系统的安全，主监控系统还对电网电压的波动进行检测。当网压异常时，主监控模块将切除电网输入，同时发出告警信号，并记录故障信息。

２ 系统软件