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基于STM32的本质安全型电源的设计.pdf

基于STM32的本质安全型电源的设计

houhouhou886
2013-01-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于STM32的本质安全型电源的设计pdf》,可适用于IT/计算机领域

第卷第期煤矿机械V.No.年月CoalMineMachineryMav.基于STM的本质安全型电源的设计杨晓峰。王曼曼(安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南)摘要:介绍了一种矿用本质安全型电源的组成、过流保护、过压保护及恢复电路、硬件保护、软件保护及监控。通过STM的快速AD转换本安电源的电压进行监视然后控制本安电源的输出以达到软件的过压、过流控制。关键词:本安电源STM过流保护:过压保护及其恢复电路中图分类号:TM文献标志码:A文章编号:()BasedonSTMDesignofIntrinsicallySafePowerSupplyYANGXiaofengWANGlⅥatllnlan(CollegeofElectricalEngineeringandInformation,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,HuainanChina)Abstract:rlesystemintroducesaminecompositionofintrinsicallysafepowersupply.overcurrentprotectionovervohageprotectionandrecoverycircuitssoftwareandhardwareprotectionandmonitoringthroughSTMfastADconverter,intrinsicallysafepowersupplyvoltagemonitoringintrinsicallysafepowersupplyandcontroloutputofsoftwareinordertoachieveovervoltageovercurrentcontr.Keywords:intrinsicallysafepowersupplySTMovercurrentprotectionovervohageprotectionandrecoverycircuits引言本安电源是本安型电气设备的一个重要组成部分。由于煤矿的机械化井下传感器、弯道报警器等设备的供电.通信、报警都需要供电设备。但是基于井下复杂的环境.对供电设备的要求也是非常严格的.它要求电源电路的内部和引出线无论是在正常工作还是在故障状态下都是安全的并且产生的电火花不会点燃周围环境中的爆炸性混合物。本安电源有“ia”和“ib”两个等级。在本文中介绍的本安电源是井下常用的“ia”等级也就是说在一个故障.一套保护电路损坏的情况下也能继续工作。本安电源的组成及工作原理.电源本系统中本安电源的输AV.m、一‰为V直流电源.经过DC/DC电源转换模块(U)输出V直流电U:是稳压模块把V直流电稳压输出V电压为比较器提供电源。图l中R是第级过流保护采样电阻R:是第级过流保护采样电阻采样电阻把电流值转换为电压值GNDl、GND以便使用STM进行过流监控。y。V.图工作原理.主回路由于本系统是基于STM的本安电源的监控.图是主回路图中以“、以以和以‰是采样电压.STM通过监控这个电压值就可以确定本安电源是否过压。当BH是低电平的时候O。不导通、Q截止那么本安电源就没有输出当BH是高电平的时候Q。、Q导通Q。、Q:也导通。由于Q、Q:导通"以上就有采样电压BH:的电平高低决定RM上的电压是否为零。所以只有当BH和BH:同时为高电平的时候本安电源才有输出.其中任何一个是低电平本安电源就进入保护状态.这就是主回路的双重保图主回路.保护电路本系统中的保护电路有过流保护和过压保护及其恢复电路。此系统是“ia”等级的本安电源所有保护电路都有级。本文只介绍其中的级。第级和第级的电路是相同的。()过流保护图l中的采样电阻把电流值转换为电压值GNDl、GND。图中调节变阻器R设定过流保护一万方数据第卷第期基于STM的本质安全型电源的设计杨晓峰等V.No.值为mA采样电压GNDl通过U放大.然后通过比较器U。和设定的电压值相比较控制BH。。当GNDl大于设定值时.比较器输出为低电平.本安电源没有输出。同时放大后的GNDl经过电压跟随器U连接到STM的AD转换管脚.以便对其进行软件监控。第级过流保护同理。DR≈广*Ⅳh一呱士轴A氧v蛾搽剥挚黼图过流保护()过压保护及其恢复电路调节图中的变阻器凡设定过压保护值为.V本安电源的输出‰经过‰、‰的分压通过U和设定值相比较。当分压值大于设定值时BHl输出为低电平.本安电源输出为零。调节R竹使得本安电源输出为零时U。的反向输入端电压大于同向输入端的电压。当‰:时D、D。导通比较器的输出BH。为高电平那么本安电源有输出如果‰仍然大于保护值U输出BH。为零D、D导通U。输出BH为高电平如此反复直到本安电源输出在正常范围内。第级过压保护及其恢复电路同理。砒制:矾≮一RAGND=图过压保护软件保护图的主回路中有BPCI和BPC这个管脚和STM普通的GPIO管脚相连。图中的ADo管脚是第l级过流保护的监视管脚AD.是第级过流保护的监视管脚。图中的AD、AD、AD、AD是过压监控管脚。它们分别连接到STM的AD转换管脚.经过AD转换后判断本安电源是否过压、过流然后控制主回路中得BPCI、BPC两个管脚.确保本安电源工作在安全范围。图是软件保护的程序流程图.因为AD转换是多路的.所以在数据传输的时候采用DMA传输在STM初始化的过程中除了包括系统时钟RCC、通用输入输出端口GPIO、嵌套向量中断控制器、定时器、串口、AD转换的初始化.也要包括DMA传输的初始化。完成初始化后启动AD转换把转换结果进行相应的处理后判断是否超出过压过流限定值如果超过就清零BPCI、BPC当软件保护把BPCI、BPC置零后恢复只能由硬件电路来完成。m孰曲帆慨点齿%图软件保护STM的初始化l匿鑫回≮判图软件保护流程围结语从软件和硬件个方面介绍了本安电源.硬件方面介绍主回路、过流保护、过压保护及其恢复电路的工作原理.软件方面主要是通过STM进行控制的。可以加上通信模块ADM.通过串口把AD采集的结果通过MODBUS通信传到上位机.可以实时地观察到本安电源的输出情况同时可以充分利用芯片的管脚。测试该本安电源工作正常。保护及时.作为传感器弯道报警器的工作电源。参考文献:【张立勋李雪伟。唐小景.STM与LabVIEW串行通信的设计J.煤矿机械l():.唐红.矿用本质安全型稳压电源J】.贵阳学院(自然科学版)。():.孙建领.煤矿用本质安全型LED照明灯本安电路的设计J.煤矿机械..():.季力.基于STM芯片的电参数测量与数据传输J.自动化与仪表.():.李宁.基于MDK的STM处理器开发应用M.北京:北京航空航天大学出版衬=..作者简介:杨晓峰(一)安徽宿州人.安徽理工大学在读研究生研究方向为电路与系统电子信箱:yangtianyi.corn.一一责任编辑:侯淑华收稿日期:l万方数据基于STM的本质安全型电源的设计作者:杨晓峰王曼曼YANGXiaofengWANGManman作者单位:安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南,刊名:煤矿机械英文刊名:CoalMineMachinery年卷(期):,()参考文献(条)唐红矿用本质安全型稳压电源()张立勋李雪伟唐小景STM与LabVIEW串行通信的设计()李宁基于MDK的STM处理器开发应用季力基于STM芯片的电参数测量与数据传输()孙建领煤矿用本质安全型LED照明灯本安电路的设计()本文读者也读过(条)王瑞兰WANGRuilan复杂电路本质安全特性的PSPICE仿真评价期刊论文潍坊学院学报,()王媛彬WANGYuanbin本质安全型矿用开关电源的数字仿真期刊论文煤矿机械,()朱武辉王放基于STM的无线传感网络车辆检测节点的设计期刊论文计算机光盘软件与应用()商立群贾文胜施围提高本质安全电感电路功率的方法期刊论文工矿自动化()张兴华刘玉英冯小龙王鸿建蒋海明ZHANGXinghuaLIUYuyingFENGXiaolongWANGHongjianJIANGHaiming数字化本质安全型UPS的设计期刊论文工矿自动化()解红霞石连文陈志宽XIEHongxiaSHILianwenCHENGZhikuan大容量本安电源的研究期刊论文煤炭技术,()刘敬彪张先健盛庆华LIUJingbiaoZHANGXianjianSHENGQinghua基于STM的自然电位法的研究期刊论文电子器件,()崔保春王聪戴颖李朋赵明CUIBaochunWANGCongDAIYingLiPengZHAOMing提高本质安全开关电源功率及安全火花电路的研究期刊论文苏州科技学院学报(自然科学版),()本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalmkjxaspx

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