智能電源板(主從插座智能控制)是一種非常流行的家用電器。它專為智能設備設計,通常還帶有USB接口可以直接為智能設備充電,較于傳統的國標五孔電源板,新型智能電源板在外觀、性能上做了更多的改進。
大部分智能電源板將傳統國標五孔插孔與USB接口融為一體,提升空間利用率與工作效率,使其更符合當代人的使用習慣。當連接到主插座的設備開啟或關閉時,MCU可自動打開或關閉連接到從屬插座的設備的電源,通過這種方式實現家用電器的聯動和節省電能等優勢。它廣泛應用于所連接設備的智能聯動控制,如帶外圍設備的主機、帶機頂盒和路由器的電視等家用電器。
針對當前市面智能電源板產品效率低、功耗高等弊端,本文提供了一種基于8位MCU的智能電源板應用方案,所選的主控芯片是海速芯低功耗8051架構的8位MCU TM52F1376。
示意圖
首先,介紹本設計的主要電氣參數:額定輸入電壓為220VAC,額定電流為10A,額定功率不超過2000W。符合市面上通用電源板的參數標準,具有良好的通用性;其從屬插座電源ON-OFF控制方法為繼電器控制,ON-OFF延遲設置不超過100ms,以實現較快的控制響應。硬件設計:本方案的硬件設計主要包含以下幾部分電路:電源電路、從電源控制電路(繼電器驅動)、能量計量電路、主電源控制電路(繼電器驅動)。
設計中有一個低成本的RC降壓電路,可將220VAC電壓轉換為24VDC電壓,然后將其提供給繼電器。此外,降壓電路將24VDC電壓降至5VDC電壓,然后將其提供給MCU和低成本單相有功電能計量芯片;設計中包含兩個單繼電器。一個控制主出口電源,另一種是控制為所有從屬插座供電。電能計量芯片檢測主電源插座中設備的有功功率,并通過脈沖將能量信號發送給TM52F1376。TM52F1376接收脈沖并計算控制繼電器的功率值,既提高了工作效率,也降低了產品功耗。得益于TM52F1376的緊湊型封裝,可大幅降低PCB空間,從而降低產品設計尺寸;同時,TM52F1376微控制器實現了業內較低的電流消耗(CPU:2.6mA/Hz,待機:23uA@5V;5.5uA@3V),在智能電源板設計應用時,能夠顯著降低產品對電能的消耗。軟件設計:整個系統的任務如下:復位/初始化任務,空閑任務,測量超時任務,測量數據處理任務,從控制任務,異常處理任務。海速芯TM52F1376微控制器主要特點:●標準8051指令集,快速的機器周期指令執行比傳統8051快六倍●FLASH程序存儲器16K字節閃存程序存儲器支持ICP(在線編程)或ISP(在系統編程)的閃存程序碼在IAP(在應用編程)模式可以作為EEPROM,以字節的方式存取程序碼保護功能內建IAP防死機看門狗模式至少1,000次的擦寫次數至少10年的數據保存時間●128字節EEPROM數據存儲器至少5萬次的擦寫次數至少10年的數據保存時間●總計512字節SRAM(IRAM+XRAM)●4種系統時鐘類型選擇,8051標準定時器,15位Timer3●最大30可編程I/O引腳●獨立的RC振蕩看門狗定時器●工作溫度范圍–40℃~+85℃
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