基于STM32的礦用本質(zhì)安全型電源設(shè)計(jì)

　?。?）過(guò)壓保護(hù)及其恢復(fù)電路

　　調(diào)節(jié)圖4 中的變阻器R5設(shè)定過(guò)壓保護(hù)值為12.5 V,本安電源的輸出Urout經(jīng)過(guò)R44、R47的分壓通

　　過(guò)U7和設(shè)定值相比較。當(dāng)分壓值大于設(shè)定值時(shí)，BH1 輸出為低電平，本安電源輸出為零。調(diào)節(jié)R37使得本安電源輸出為零時(shí)U6的反向輸入端電壓大于同向輸入端的電壓。當(dāng)Urout=0 時(shí)，D7、D8導(dǎo)通，比較器的輸出BH1為高電平， 那么本安電源有輸出，如果Urout仍然大于保護(hù)值，U7

　　輸出BH1為零，D7、D8導(dǎo)通U6輸出BH1為高電平， 如此反復(fù)直到本安電源輸出在正常范圍內(nèi)。第2 級(jí)過(guò)壓保護(hù)及其恢復(fù)電路同理。

圖4 過(guò)壓保護(hù)

2 軟件保護(hù)

　　圖2 的主回路中有BPC1 和BPC2 這2 個(gè)管腳和STM32 普通的GPIO 管腳相連。圖3 中的AD0

　　管腳是第1 級(jí)過(guò)流保護(hù)的監(jiān)視管腳，AD1是第2 級(jí)過(guò)流保護(hù)的監(jiān)視管腳。圖5 中的AD2、AD3、AD4、AD5是過(guò)壓監(jiān)控管腳。它們分別連接到STM32 的AD 轉(zhuǎn)換管腳，經(jīng)過(guò)AD 轉(zhuǎn)換后，判斷本安電源是否過(guò)壓、過(guò)流然后控制主回路中得BPC1、BPC2 兩個(gè)管腳，確保本安電源工作在安全范圍。

　　圖6 是軟件保護(hù)的程序流程圖， 因?yàn)锳D 轉(zhuǎn)換是多路的，所以在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候采用DMA 傳輸，在STM32 初始化的過(guò)程中除了包括系統(tǒng)時(shí)鐘RCC、通用輸入輸出端口GPIO、嵌套向量中斷控制器、定時(shí)器、串口、AD 轉(zhuǎn)換的初始化，也要包括DMA傳輸?shù)某跏蓟?。完成初始化后啟?dòng)AD 轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理后判斷是否超出過(guò)壓過(guò)流限定值， 如果超過(guò)就清零BPC1、BPC2, 當(dāng)軟件保護(hù)把BPC1、BPC2 置零后，恢復(fù)只能由硬件電路來(lái)完成。

圖5 軟件保護(hù)

圖6 軟件保護(hù)流程圖

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　從軟件和硬件2 個(gè)方面介紹了本安電源，硬件方面介紹主回路、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)及其恢復(fù)

　　電路的工作原理， 軟件方面主要是通過(guò)STM32 進(jìn)行控制的，可以加上通信模塊ADM2483,通過(guò)串口把AD 采集的結(jié)果通過(guò)MODBUS 通信傳到上位機(jī)，可以實(shí)時(shí)地觀察到本安電源的輸出情況，同時(shí)可以充分利用芯片的管腳。測(cè)試該本安電源工作正常，保護(hù)及時(shí)，作為傳感器，彎道報(bào)警器的工作電源。