一种基于SMT32单片机控制的DC-DC电源模块输入短路保护自恢复电路.pdf

一、直流输入短路保护自恢复电路的技术要求与设计背景 在机载直流供电系统中，需要设计一种能够在直流输入发生过流或者短路时自动断开与机载28V供电系统的连接的保护电路，以避免影响整个机载供电系统。短路解除后，该电路还应能自动与机载供电系统接通，以保证电源模块的正常工作。由于在飞机气密仓内，飞行中无法手动进行复位操作，因此要求保护电路具备自恢复功能。为满足以上要求，本设计采用了基于STM32单片机控制的输入短路自恢复保护电路。 二、系统组成与工作原理 该电源模块由以下几个主要部分组成： 1. 输入直流28V供电系统：为模块提供基础直流电压。 2. 输入防反接及浪涌电流抑制电路：通过电磁继电器和热敏电阻等组件，防止电路因为反接或浪涌电流过大而损坏。 3. 输入EMI滤波电路：采用两级滤波设计，确保传导干扰不会传递到电源输入端。 4. 辅助电源电路：从输入直流电压最前端取电，并转换成多路低压隔离电压，供电于各个控制模块。 5. 主功率电路：包含全桥移相软开关技术，以及移相控制功能，以实现高效率与低损耗。 6. 控制电路：包括基于STM32单片机的控制逻辑，以及PWM驱动控制电路。 7. 通讯电路：通过RS485通信方式，实现与上位机的远程监控与控制。 8. 输出整流滤波电路：将PWM调制后的信号整流滤波，输出所需的稳定直流电压。 三、SMT32单片机在电路中的作用 STM32系列单片机专为复杂的逻辑控制、低成本、低功耗的嵌入式应用设计，具有内置的多种高级功能。在该电路设计中，SMT32单片机不仅作为控制核心，还集成了PWM控制、逻辑保护和RS485通信等多种功能。通过采集电路将采集到的模拟和数字信号打包发送至通信电路，并与上位机进行交互，按照通信协议定时发送，以完成相关的远程控制功能。 四、输入短路保护自恢复功能的实现 设计的自恢复电路能够识别短路故障，并在故障发生后10秒内发出解锁信号，随后经过1ms的延迟，通过改变驱动脉冲的相位，实现短路保护自恢复。主电路中的全桥移相软开关技术被用于控制主开关管的开关顺序和导通时间，防止直通短路，并且当短路故障解除后，电路能够自动恢复正常工作。 五、具体电路设计与分析 电路设计包括输入防反接电路、EMI电路、主电路、输入短路保护自恢复电路等关键部分。其中，输入防反接电路防止错误连接导致的损坏，EMI电路确保电路的电磁兼容性，主电路则利用全桥移相技术来实现开关控制，而输入短路保护自恢复电路则是整个设计的核心，它能够自动隔离和恢复短路故障。 六、软件程序设计 软件程序设计包括输入短路保护自恢复程序流程图的设计。程序需要能够根据输入信号的状态，自动执行断开或接通机载供电系统的操作，并具备故障诊断和处理能力，以确保电路在各种条件下都能稳定工作。 七、总结与展望 本文介绍的基于STM32单片机控制的DC-DC电源模块输入短路保护自恢复电路，不但具有高可靠性和抗干扰能力，而且符合机载直流供电系统的特殊要求。未来，随着技术的发展和应用的深入，该技术有望在更广泛的领域得到应用和发展。