摘要：环境试验中的电源监控工作模式具有多样性，操作具有复杂性。为了降低产品开发、设计的成本。设计了一种安全稳定性好、应用领域广、工作模式可调、操作简单的电源监控单元。其主要基于F2812的数字信号处理器，设计了三种常用的工作模式。通过不同工作模式的切换，实现不同应用领域的兼容性和操作的简便性。
关键词：电源监控；软件设计；F2812；环境试验
0引言
在电力、电子相关产品研发过程中，为了保证产品质量的可靠性，都需要对产品进行一定的环境试验，如高低温实验、震动实验、电磁兼容实验等[1-5]。高低温实验中需要对设备电源进行定时通断，并需要把通断瞬间的电压和电流数值做记录，用于工作人员的分析；在震动、电磁兼容实验中，需要对电源的抖动情况进行记录，若被监测电压、电流数值超过设定的保护范围，需要对电源进行断开保护。为此本文提出并设计了一种工作模式多样、应用领域广的电源实时监测控制单元软件设计，降低重复性设计产生的经济、时间人力成本，减少人为操作而带来的安全隐患。
1系统硬件设计
系统硬件电路主要由：多路模拟信号处理模块、AD采集模块、数字信号处理器模块、显示屏、工作模式及保护参数设置模块、电源接口控制模块、系统供电电源模块，七个主要部分构成如图1所示。模拟信号处理模块设置了弱电压(0-5V)、低电压(0-50V)、中高压(0-120V)三个档位的采集通道。模拟信号处理通道主要由信号输入接口、分压及限压电路、光电隔离模块、OP放大电路模块、限压保护电路模块构成。电压信号输入接口将不同电压范围的信号接入分压及限压电路，经过光电隔离模块处理后，进入OP放大电路，最终使得采集信号处于AD采集模块的电压采集范围之内[6-7]。模拟信号处理通道如图2所示。电源接口控制模块主要由继电器驱动模块、自恢复熔丝保护电路模块和继电器构成，当监测的电源参数不在保护范围内时，系统会通过软件控制继电器切断电源。为了提高系统对电能质量纹波的检测精度，系统选择具有16位宽的AD7656采集芯片。其具有八个并行采集端口，使得系统可以同时对多路电源进行监测。液晶显示模块在此选择清达光电LCM3202404显示屏，该显示屏采用320×240点阵显示，可以实现字符与图形的多层显示，界面显示可以自定义，满足系统监控的功能需求。该显示屏采用模块化一体设计，使用非常方便。工作模式及保护参数设置模块主要由三个工作模式按钮，通道选择按钮、参数设置确认按钮、以及通道保护参数递增、递减按钮构成。系统电源主要由12V、5V、1.8V、3.3V的直流电源模块构成，其中12V和5V主要用于继电器及OP运算放大器等元器件的工作电源，而1.8和3.3V主要应用于嵌入式芯片的工作。在此选48V转5V/12V的XPPowerJCP4048T0512电源模块。而嵌入式芯片工作需要的1.8V和3.3V，在此选择TPS73HD318电源转换模块；电源输入采用自恢复保险丝隔离。
2数字信号处理器软件设计
本系统的嵌入式控制芯片采用TI公司的TMS320F281DSP芯片。DSP将AD采集的数值经过运算处理之后，将电源参数显示在液晶屏上。当一路或多路信号发生异常时，DSP控制继电器切断电源，并对断电前的数值进行保护区[8-10]。基于CCS3.3软件和C语言，DSP设置了三种工作模式，分别是定时、单次锁存、多次采集模式。定时模式是指循环控制继电器循环通断的工作模式，这种模式主要用于对设备电源周期性的通断工作中，如环境筛选实验中，电子设备高低温启动实验；单次锁存模式是指当检测到某通道的输入信号超过保护范围时，电源参数值锁存并显示在显示屏上，同时通过继电器断开此通道的电源输入通道。这种工作模式主要用于特殊情况的捕获工作当中，如设备问题检查工作中。多次采集模式是指当检测到某通道的输入信号超过保护范围时，将电源参数及时间值存入设定的文件中，继电器并不对电源进行断开操作，这种工作模式多应用于电磁兼容、震动实验等对设备工作能力极限测试当中。系统通电后会首先检测工作模式及保护参数设置模块的工作模式参数。根据不同工作模式对液晶屏进行初始化，画出背景界面，接着系统会提示操作人员进行相应通道的保护参数进行设置并确认。
3系统测试
测试中选择给低压通道设定最高48V的直流电源监控数值和中压通道70V的直流电源监控数值。两个电源的保护电压数值分别设定为最大50V和80V，保护电流设定为最大3A。工作模式设定为单次锁存模式，若输入电压、电流数值超过保护数值，则自动断开相关通道的电源接口，实验过程如图4中(a)图所示。当低压通道电压超过50V时，系统进行了报警，并通过继电器顺利切断了低压通道的电源，锁存保护如图4(b)图所示。
4结束语
同市面上的一些电源监控系统相比，本文设计的电源监控系统优点主要在于工作模式切换方便，应用领取兼容性强。虽针对环境实验设计，但若将被采集的电压、电流信号调整到本设备的正常工作范围内，其还可以广泛应用于电力系统、电能质量的监控之中，降低了研发、设计成本的作用。
作者:杜贝贝 刘晓雷 王晓娜 单位:上海思源光电有限公司
