光電轉換電源控制系統的原理設計及結構

　　光電轉換電源的主要應用是混合式光纖電流互感器的供電電源，我們將以混合式光纖電流互感器作為光電轉換電源的負載來說明光電轉換電源數字穩(wěn)壓控制系統的硬件實現方法。

　　系統總體結構

　　圖1為光電轉換電源的總體結構?？刂剖因寗影雽w激光器發(fā)光，發(fā)出的光經耦合器耦合到多模光纖中，從而傳輸到測量現場；光能在現場通過光電轉換器件轉化為電能，供給有源器件。雖然在半導體激光器的驅動電路中已經加入了相應的穩(wěn)壓或穩(wěn)流電路，但是光電轉換電源主要應用于遠端的電子器件。這樣，在光由控制端傳輸到現場的過程中會有損耗，而光電轉換器件的轉換效率與環(huán)境溫度等因素有關，光纖電流互感器的負載也會發(fā)生不規(guī)則變化，這些就會導致高壓側光電轉換后的電壓達不到系統正常工作的要求，從而影響系統的正常工作，甚至損壞器件。

　　圖1　系統總體結構框圖

　　我們可以采用反饋控制的思想來滿足系統要求。根據控制論中有關反饋控制的理論可知，反饋控制系統由數據采集系統和數據處理系統組成。由于采集的是遠離控制室的參量，因而應有一個通信系統可以使采集的量傳回控制室，如采用光纖通信系統。

　　數據采集系統硬件設計

　　數據采集部分的主要任務就是采集高壓側(或遠離控制室)的電量，經過濾波后傳回控制室。這部分包括了微處理器和A/D轉換器，而數字量的傳輸以光纖為主。綜合考慮系統性能、工作環(huán)境及經濟效益等因素，選取單片機89C2051為主控制器。系統中，數據采集部分的功耗是必須要考慮的，故采集部分的核心器件A/D轉換器采用ADI公司的低成本、高分辨率A/D轉換器AD7705。

　　AD7705在工作過程中容易出現端口迷失的現象，為確保它可以正常地工作，還加入了專用看門狗芯片X5045。

　　89C2051與AD7705的連接如圖2所示。89C2051的RXD引腳和TXD引腳分別接AD7705的DIN腳和SCLK引腳，這樣就可以采用單片機的串口工作方式0對A/D轉換器的相應寄存器進行設置，并讀取轉換數據；89C2051的P1.3腳接AD7705的片選腳；89C2051的　P1.2腳接AD7705的復位引腳，從而保證了AD7705的可靠復位；另外AD7705主時鐘采用外接晶振的方式，晶振頻率為2MHz，可以在軟件中對相應的寄存器進行設置，使其實際工作頻率為外接晶振頻率的二分頻，即為1MHz；參考電壓負端接地，正端接LM385-2.5的陰極。

　　圖2　數據采集電路

　　數據處理系統硬件設計

　　數據處理部分是系統的重要組成部分，這一部分的主要作用是接收采集傳輸回來的數據，并根據適當的算法進行運算，最后將運算結果通過D/A轉換器以控制激光器的輸出光功率輸出。D/A轉換器采用了MAXIM公司的MAX542。系統原理框圖如圖3所示。

　　圖3　數據處理系統原理簡圖

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