胡磊
摘要：该设计是一种基于以太网的智能开关电源，其核心技术是通过ATMEGA16来实现对输出端电压、电流进行实时采样显示及对电路保护、控制其输出电压电流连续可调 、主备电源的切换及通过ENC28J60与以太网实时通信。该系统由电流、电压采样、LCD显示、按键控制系统、继电器模块及以太网组成，该测控系统能实现开关电源电压连续步进可调，实时显示当前电压电流值及主备电源的自动切换，弥补了传统开关电源的不足。
关键词：ATMEGA16；以太网；连续步进可调；主备切换
0 引言
在测量控制领域，以单片机为核心的各种智能监控、测试系统因其高性价比等原因正得到越来越广泛的关注。随着计算机网络技术的发展，尤其是随着分布式测控制系统的提出，使得一般的电源系统难以满足实际应用的需求，因此将单片机控制的电源系统及以太网联系在一起以实现远程监视与控制成为了电源发展的一种趋势。通过以太网实现电源的智能化，网络化及远程控制这已成为当今电源的发展方向。
目前在空间技术、计算机，通信、雷达中的电源逐步被智能电源所取代，智能电源进入了快速的发展时期。随着电源产业规模的不断地在加大以及我国的科技强国的政策，随着无数代人的努力，我国的电源产业界出现了一批技术含量较高，具有国际同等水平极具代表性的产品。这虽然使我国的电源产业有了进一步的发展，但与其它发达国家相比，还有一定的差距与不足，比如在电源的质量，开发周期及投入，工艺水平，进检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面的差距为10-15年。在实现电源的智能化、网络化和集成化方面的研究还不是很多。因此，该智能电源的研制就有了一定的时代意义，具有很强的实用价值。
1 系统设计
1.1. 硬件设计
主电源电路主要包括隔离变压、输入整流滤波，DC—DC变换器、输出整流滤波、检测及保护电路。隔离变换整流滤波主要是将220AC变换为12VDC。DC—DC主要是通过内部震荡器来产生一定频率但相位互差90度的两路脉宽调制波来控制开关管的导通，利用脉冲变压器来进行电气隔离，同时并设置一定的死去时间并采用推挽式电路作为主电路，在一定程度上提高了开关电源的效率。输出整流滤波部分采样全桥整流，其电源利用率高，进一步提高了电源的效率。检测电路采用传统的方法，利用采样电阻来实现对电压，电流的采样测量，通过单片机设定其保护动作值，对主电源电路进行保护。与此同时，为了满足某些设备对电源供电连续性的较高要求情况，我们设计了辅助电源，通过继电器来实现主备电源的切换。
1.2 软件设计
测量控制电路主要包括电压，电流测量模块、显示键盘模块、保护及主备电源切换模块、通信模块等四个模块。其原理是利用ATMEGA16外加一些电子电路来实现控制要求，在负载端进行电压电流测量，通过隔离放大之后进入单片机进行A/D转换，利用LCD1602实时显示当前电压电流值，与此同时，通过按键控制来实现输出电压的步进可调（调节范围：12—18V，步进0.1V）。运行过程中，若电路出现问题，电压或电流值大于设定值（电流>1.5A），单片机将发出高电平关断主电源，使主电源的开关电源芯片（SG3525）不工作，启动保护的同时驱动继电器动作，启用备用电源。当排除故障时，通过按键来手动恢复主电源供电及实现电压的连续步进可调。与此同时，通过网络接口ENC28J60来实现单片机与以太网之间的通信。
系统软件主要由主程序，电压电流测量显示子程序，中断子程序，PWM控制输出电压可调子程序，保护及主备切换子程序，通信子程序等组成。主程序主要进行分配内存单元、设置串行口等器件的工作方式和参数，为系统正常工作创造条件。
2 测试结果
2.1.测试数据如下
输出电压12--18v，最大输出电流2A
2.1.1 电压调整率：设定输出电压14，利用自藕变压器控制U2变化，测试数据如表1：
2.1.2负载调整率：设定输出电压15v，调节滑动变阻器控制输出电流变化，测试数据如表2：
由测试表可知，平均电压调整率0.039，平均负载调整率为0.076，效率为70.5%。
3 结束语
该智能电源实现了输出电压在（12—18）V可调，可以实时测量和现实输出电压、电流值，具有过压和过流保护电路，当在输出端检测到大于1.5A的电流时，就会启动保护，并自动进行主备切换，故障排除后，通过手动恢复为主电源供电。该电源能很好地满足了生产生活及一些复杂的环境对电源的需要，进一步提高了电源的供电连续性。同时，该电源的电压调整率，负载调整率和效率较之其他电源也有所提高。另外在LCD液晶及以太网液晶显示屏上我们可以清楚的看到电源的工作情况，并可以通过键盘设定需要的输出电压值，简单方便，易于控制。
不足之处在于该设计虽然能在电路出现故障时启动保护并关断主电源，并启动备用电源供电，虽然改善了电源的供电连续性，但并没有明确指出是哪部分出现问题（主电源或是负载），若是负载出现问题，此时将备用电源接入，不但没有解决问题，反到增加新的问题，此外，在以太网部分还存在一定的问题有待后人解决。
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