隔離變送器在掉電檢測和數(shù)據(jù)保護的應用——金升陽

1、隔離變送器在電源監(jiān)測和數(shù)據(jù)保護中的應用摘 要：傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)的電源檢測和數(shù)據(jù)保護功能采用的是光耦隔離，由于光耦隔離只有一個比較電壓，因而電路設計顯得非常復雜。隔離變送器為電源監(jiān)測和數(shù)據(jù)保護解決方案提供了新的思路，因為隔離變送器有著多個比較點并可以隨機設置程序，而且不用更改硬件，還可以得到多個電壓點的監(jiān)控，用于寬電壓輸入的隔離電源系統(tǒng)的電壓監(jiān)控，可以簡化復雜的硬件電路及處理程序。 關鍵詞：隔離變送器；單片機；電源監(jiān)測；數(shù)據(jù)保護在單片機系統(tǒng)的實際應用中，經(jīng)常會遇到這樣兩種情況：第一種是系統(tǒng)電壓瞬時欠壓導致單片機程序“跑飛”，使系統(tǒng)不能正常工作；第二種是系統(tǒng)意外掉電導致重要數(shù)據(jù)丟失而不能恢復。為了

2、盡量避免這兩種情況的發(fā)生，需要加上電源檢測和保護電路，以提高系統(tǒng)的抗干擾性和安全性。 在現(xiàn)今的測量系統(tǒng)中，常常使用隔離電源給系統(tǒng)供電，DC-DC電源模塊進行隔離，使到輸入輸出通道兩邊的所有信號沒有任何電氣上聯(lián)系，達到抑制電磁干擾和消除接地環(huán)路,保護系統(tǒng)電路免受外部網(wǎng)絡影響的效果。一般地，部分系統(tǒng)要求DC-DC產(chǎn)品一般是前端寬電壓輸入（如1836V，918V等），穩(wěn)壓輸出。對于寬電壓輸入的電源監(jiān)測，需要采用新的方法實現(xiàn)。這里所介紹的是用廣州金升陽科公司的隔離變送器T6650D（圖1）和隔離電源WRB2412ZP-3W（圖2）構成的一種實用的寬電壓輸入的隔離電源掉電檢測和數(shù)據(jù)保護電路。圖1 圖2隔

3、離放大器，就是使輸入與輸出之間電氣絕緣的放大器，在測量設備、醫(yī)療電子設備、電力設備等方面被廣泛應用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)監(jiān)視和控制需要用到各種各樣自動化儀表，控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構，構成系統(tǒng)后有時往往發(fā)現(xiàn)在儀表和設備這間信號傳輸互相干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。使用隔離變送器，可以有效地去除電磁干擾、高頻信號滲入的影響；同時可以保護后級設備的安全，防止誤動作和事故擴大；另外，部分系統(tǒng)使用隔離電源，系統(tǒng)連接存在多點接地，這樣設備之間的信號參考點之間可能存在電勢差，從而形成“接地環(huán)路”造成信號傳輸過程中失真，使用隔離變送器可以有效解決此類問題。金升陽公司的T6650D主要性能和特點：1 高精度隔離變

4、送器，達0.1%F.S.；2 工作電壓為12V；3 輸入信號05V，輸入阻抗大于10M；4 輸出信號05V，輸出是低阻抗；5 良好的抗干擾能力。T6650D 模塊的功能結構如圖3： Sin+ 11Sin- 123 Vout+1 Vout-Pin+ 23 Pin- 24圖3系統(tǒng)電源輸入后，經(jīng)WRB2412ZP-3W隔離輸出，得到12V穩(wěn)壓電源。12V電源供給T6650D，作為T6650D的供電電源。12V電壓經(jīng)LDO降壓后，輸出3.3V給MSP430單片機提供工作電源。如果對整機功耗有要求的話，可選用MORNSUN的K7803-500（圖4）。圖4由于隔離變送器T6650D是三隔離，即供電，信號

5、輸入，信號輸出之間相互隔離，而系統(tǒng)只需要信號輸入與輸出隔離，所以，需要將T6650D信號輸出地（1腳）與供電地（24腳）連接在一起，從而構成雙隔離模塊使用。電路如圖5：圖5系統(tǒng)電源電壓1836V，經(jīng)R1，R2分壓后，輸入T6650D信號輸入端。因為考慮到單片機用3.3V供電，而且絕大部分單片機都帶有2.5V內部電壓基準，所以V1電壓應該小于2.5V。V1=U*R1/（R1+R2）=12V因此，T6650D信號輸入端輸入信號為V1電壓為12V，經(jīng)過T6650D變送器的線性隔離，輸出12V的電壓監(jiān)控信號，經(jīng)RC網(wǎng)絡濾波后，供給單片機ADC端口采集。當ADC檢測到輸入的電源信號處于各種的設定值時，進

6、入相應的處理程序，處理現(xiàn)有外圍電路的工作狀態(tài)，再將數(shù)據(jù)保存在FLASH中。同樣地，因為WRB2412YMD-3W輸入電壓從1836V，在此范圍內，可按輸入電壓大小不同，定義系統(tǒng)供電情況，如欠壓，正常，過壓等等，實現(xiàn)了實時對寬電壓輸入的隔離電源的監(jiān)控，確保系統(tǒng)的安全。傳統(tǒng)的光耦隔離方法監(jiān)測電源，只有一個監(jiān)測電壓，無法實現(xiàn)多點監(jiān)控，而且構成的外圍電路復雜，抗干擾能力差。使用隔離變送器有著多個比較點，可以對1836V整個供電電壓范圍都可以實時監(jiān)控，并可以隨機設置程序，改變監(jiān)控電壓點，不用更改的調節(jié)硬件電路，方便快捷。系統(tǒng)使用定時查詢方式來采集輸入電源電壓的大小，當發(fā)現(xiàn)采集的ADC值小于我們設定時，按照不同的電壓值會有不同的功能模塊采取相應的處理。流程如圖6：圖6總結使用隔離變送器T6650D做隔離電源系統(tǒng)的電壓監(jiān)控，不但可以簡化電路設計及處理程