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1、第3期机电元件Vol．35No．32015年6月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSJun．2015研究与设计基于PIC单片机的固体功率控制器设计凌闯(中国电子科技集团公司第四十研究所,安徽蚌埠,233010)摘要:介绍了一种新型的固体功率控制器;介绍了基于PIC单片机的固体功率控制器的功能和工作原理以及硬件设计和软件设计。关键词:固体功率控制器;设计;PIC单片机Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2015.03.003中图分类号:TN784文献标识码:A文章编号:1
2、000-6133(2015)03-0009-03ADesignofSolidStatePowerControllerBasedonPICMonolithicComputerLingChuang(The40thInstituteofCETC)Abstract:PresentedisanewsolidstatepowercontrollerthatisbasedonPICmonolithiccomputer.Describedareoperatingprincipleandfunctionsofthecontro
3、ller,also,designsareprovidedforitshardwareandsoftware.Keywords:solidstatepowercontroller,design,PICmonolithiccomputer现了负载的自动管理功能,是今后配电系统的发展1引言趋势。随着全电/多电飞机的发展,国内外先进飞机固体功率控制器是集断路器保护功能和固体的配电系统已由常规配电向固体配电发展。常规继电器转换功能于一体的智能开关装置,分为直流配电采用热保护开关、继电器、接触器、断路器等机和交流固体功率
4、控制器两种,具有开关速度快、无电式器件对负载控制,其优点是技术成熟、器件工触点、无电弧、电磁干扰小以及便于计算机控制等作稳定,缺点是电路过流、短路等故障响应较慢,不特点。能实现负载的自动管理。因此必须采用新技术实2功能和工作原理现配电系统的匹配发展,固体配电技术应运而生。该技术以微型计算机为控制中心,通过多路传输和固体功率控制器作为先进飞机配电系统中的固体功率控制器(SSPC)来控制和保护负载,这种配重要配电设备,主要用于接通或关断用电设备的电电方式大大提高了配电系统的自动化和可靠性,实源,同时还具有过载保护
5、功能和自检测功能,指示收稿日期:2015-04-2010机电元件2015年负载是否已经发生跳闸或出现了故障,取代了常规短路保护控制。配电的机械开关。3.1取样和信号处理电路固体功率控制器除了具有偏置电路、隔离电常用的电流检测方式一般有基于磁场的检测路、驱动电路、输出电路部分外,还有取样和信号处方法和基于分流器的检测方法。基于磁场的检测理、保护和故障判断(控制单元)、状态反馈等电路。方法(以电流互感器和霍尔传感器为代表)具有良图1为固体功率控制器内部功能框图。好的隔离和较低的功率损耗等优点,但它的缺点是体积较大
6、,线性以及温度特性不理想。在本产品中,固体功率控制器过载、短路电流的检测,采用输出回路中串联电阻进行电流取样方式。过载、短路保护电阻取样方案原理框图见图2。图1固体功率控制器内部功能框图固体功率控制器通过取样和信号处理电路将输出端出现的过载、短路异常情况传送到故障判断图2过载、短路保护电阻取样方案原理框图电路(控制单元);根据控制算法控制输出关断,达输出回路中串联取样电阻将增大固体功率控到保护固体功率控制器的目的,同时由状态输出端制器的输出电压降。如果输出电压降增加太多,固输出。体功率控制器的输出电压降增大、
7、功耗增大。不在正常工作时,控制输入信号经隔离电路,将过,基于取样分辨率的考虑,电阻的阻值也不允许信号加到驱动电路,控制输出电路的接通或关断。太低。当电流过载时,通过取样和信号处理电路,将为了能够进行正常A/D转换,得到最好的A/D过载信息反馈到控制单元电路,控制单元电路根据精度和分辨率,需要对取样信号进行处理。在硬件过载电流超过额定电流值的倍数,进行判断、延时,设计时必须尽可能地让取样信号的动态变化变换在延时时间内过载未消除,将跳闸关断输出,同时到0~5V的电压后再送给单片机进行A/D转换。反馈到跳闸状态端和
8、负载状态端。3.2控制单元电路当短路时,通过取样和信号处理电路,控制单在固体功率控制器控制单元电路设计中,我们元电路监测到短路信号,通过判断,并及时关断输采用PIC12F675单片机进行控制。PIC12F675单片出,同时反馈到负载状态端和跳闸状态端。机是8引脚8位单片机,其引脚示意图如图3所示。3硬件设计过载保护设计是固体功率控制器设计的核心部分,主要包括取样、信号处理电路和控制单元电路设计。采用
