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LPC2214的在线式UPS硬件设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-11-17 10:36:38




    LPC2214有6路PWM输出,通过对功能寄存器的配置,可设定占空比的大小和定时频率的高低;实现6路单边沿控制或3路双边沿控制的PWM输出,或这两种类型的混合输出;具有双缓冲功能,满足系统设计要求。PWM1、PWIVE驱动PFC,PWM3驱动Buck电池充电电路,PWM4驱动Boost电池升压电路,PWM5、PwM6驱动逆变电路。由于LPC2214的I/O引脚输出能力微弱,需要驱动电路驱动MOSFET功率管。驱动电路采用间接式磁隔离电压型驱动电路。LPC2214驱动PN2222(Q1)。当输出高电平时,Q1导通,VCC电压加在TP1初级,次级获得感应电压,此时电压通过R1对VTP1栅极充电,使其导通。当LPC2214输出低电平时,Q1关断,变压器TP1初级线圈由于电感的作用继续阻碍电流的变化,产生感应电势,使Q1的集电压升高。D1、R2和C1组成吸收电路,将产生的感应电动势吸收消耗,避免电压升高击穿Q1。变压器的次级也产生感应电势,QP1导通,使VTP1的栅极存储电荷通过QP1释放,加速VTP1的关断。IGBT驱动电路如图2所示。

2.3 采样与A/D模块
    采集电路采集输入电网的电压、输入电流、输出电压、输出电流、电池电压、充电电流、放电电流等。LPC2214根据采集到的数据进行运算,控制PWM的占空比变化,使其输出对应的方波。LPC2214的A/D模块是19位逐次逼近式模/数转换器,测量范围为0~3 V,一个或多个输入的Burst转换模式;基本时钟由VPB时钟模式,可编程分频器可将时钟调整至逐步逼近转换所需的4.5 MHz。电压信号采集分为交流电压取样和直流电压取样两种电路。交流电压的信号经电阻分压为-1.5~+1.5 V的信号。通过运算放大电路加负电压偏置,将采样信号平移到0~3 V的范围内,满足A/D的采集范围。直流电压信号(如400 V总线)和电池电压经分压电路降压后,直接进入A/D转换器的采集端。
    电流信号同样分交流电流和直流电流,采用霍尔电流传感器LA58-P进行电流/电压转换。交流电流产生的电压信号降压后同样经负电压偏置后接入对应的A/D转换器采集端口。直流电流对应的电压信号采集经分压电阻降压后进入A/D采集端子。图3为交流电压、交流电流的采样偏置电路。其中,Vi是霍尔传感器产生的电压信号。

    除上述介绍的采集信号外,还有电池温度、环境温度、相位检测等与UPS使用、管理、维护相关的信号参数。根据采集参数的不同,有各自应用的电路。
2.4 供电模块
    LPC2214是双电源工作,分为CPU操作电压(1.8 V)和I/O操作电压(3.3 V),相应地需要两种电压的电源。本设计采用的低压差线性稳压器LDO为TI公司的TPS73xx系列稳压器,将5 V电压稳压成主控芯片的3.3 V和1.8 V。TPS73xx系列芯片是双路输出,输出电流可达250 mA,内部集成电压监控器监视器,噪声低,负载/线路瞬态响应优良。图4为双路LDO电源。5 V电源来自采用飞兆公司的FSDM0265设计的反激式开关电源。反激式开关电源设计输入电压为AC 85~265 V。当市电正常供电时,使用市电;当市电电网断电时,由电池的电压向反激式开关电源供电,生成电路中应用的低压直流电源。

  

2.5 工作存储模块
    工作存储模块采用NAND Flash K9F2G16U0M。其内部采用非线性宏单元模式,固态大容量存储;容量为256 MB,采用页写模式;通过并行数据接口连接到数据总线,可以快速地进行存储或读取。

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