CN104238472A

CN104238472A - 基于以太网的ac/dc开关电源控制管理器

Info

Publication number: CN104238472A
Application number: CN201310238818.2A
Authority: CN
Inventors: 陈军; 许祝
Original assignee: CHONGQING RUISHENG KANGBO ELECTRICAL Co Ltd
Current assignee: CHONGQING RUISHENG KANGBO ELECTRICAL Co Ltd
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明涉及一种基于以太网的开关电源控制管理器，包括AC/DC开关电源、接口控制模块、以太网控制模块。采用以太网接口通过INTERNET传递数据，通过以太网对AC/DC开关电源系统进行远程监视，能实现AC/DC开关电源的远程操作与管理；对AC/DC开关电源运行情况实时监测；当AC/DC开关电源出现异常或故障时，及时通知管理人员。满足互联网的不断发展和信息安全技术的不断完善需要，对传统的技术管理、商务运营业务等均实现网络化，信息化，实现AC/DC开关电源的网络化远程监控功能。

Description

基于以太网的AC/DC开关电源控制管理器

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体地说涉及一种以太网网络电源控制管理器。

背景技术

随着科学技术的高速发展，电子产品与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子产品都离不开可靠的电源，AC/DC开关电源现已广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。AC/DC开关电源电流和电压是否稳定？电源温升情况如何等电源参数状况，将直接影响产品的工作性能和使用寿命。传统的AC/DC开关电源是没有监控的，随着科技的发展电源开始有了监控，但一般采用的方法是通过各种电参数传感器采集相关数据，然后通过单片机、DSP等中央处理芯片进行计算处理，通过将各个采集点通过RS-232或RS-485的总线串接起来，通过接口转换器与多串口卡与监控中心的PC连接起来。如果总线上的某个设备出现故障，整个系统瘫痪，同时采用串口通信，传输速度慢，传输易出错。随着互联网的不断发展，信息安全技术的不断完善，对AC/DC开关电源的工作可靠性能高提出了更高的要求。为了保证供电系统的安全供电，需要实时的监控供电电源的工作状况。随着网络的发展，基于TCP/IP协议的IP网的应用得到广泛普及，通过基于TCP/IP的网络实现对各个点的设备的实时监控。达到安全，简洁，有效的传输方式，实现集中便利的管理。为此，本发明提出了一种以太网控制管理AC/DC开关电源的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于以太网的AC/DC开关电源控制管理器的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种基于以太网的AC/DC开关电源控制管理器的方法，包括AC/DC开关电源、接口控制模块、以太网控制模块。

所述的AC/DC开关电源输入220V交流市电，输出直流提供给负载。

所述的接口控制模块与AC/DC开关电源相连，采集AC/DC开关电源的电参数和相关信息并予以预处理，同时将控制信号送入到AC/DC开关电源中。

所述的以太网控制模块连接有嵌入式单片机、以太网PHY控制器、网络变压器、RJ45输出口。

所述的以太网控制模块与接口控制模块相连，一方面接收经接口控制模块处理后的AC/DC开关电源的相关参数信息，一方面送出控制信号经接口控制模块处理后用于控制AC/DC开关电源。

所述的以太网控制模块通过网络变压器、RJ45输出口后用缆线和路由器相连，通过以太网与远程计算机通信，将数据通过网络传输到用户端，使用户方便的查看电源的实时工作作状态同时可以远程控制AC/DC开关电源，例如开机、关机、调功等。

本发明的优异效果是:采用以太网接口通过INTERNET传递数据,通过以太网对AC/DC开关电源系统进行远程监视，能实现AC/DC开关电源的远程操作与管理;对AC/DC开关电源运行情况实时监测;当AC/DC开关电源出现异常或故障时，及时通知管理人员。满足互联网的不断发展和信息安全技术的不断完善需要，对传统的技术管理、商务运营业务等均实现网络化，信息化，实现AC/DC开关电源的网络化远程监控功能。

附图说明

图1总框图

图2以太网控制模块框图

图3嵌入式单片机LPC1768与以太网PHY控制器DP83848连接示意图

图4 以太网PHY控制器DP83848电路原理图

图5 PHY的软件初始化流程图

图6以太网模块程序初始化流程图

图7 RJ45插头引脚定义

图8网络变压器接线图。

具体实施方式

本发明提供一种通过以太网对AC/DC开关电源进行远程监视，用以实现AC/DC开关电源的远程操作与管理，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明的思路和理念。在具体实施例中重点在于以太网控制模块的阐述，这是本发明的核心。

本发明的方案是按以下方式实现的，其特征在于图1中220V交流电源输入到AC/DC开关电源1，AC/DC开关电源1输出直流电源到负载，接口控制模块3一方面通过总线4采集AC/DC开关电源1的输入、输出电流、电压、工作温度等信息参数，另一方面送入控制信号和PWM调光信号。同时接口控制模块3通过总线4与以太网控制模块5连接，RJ45接口6一端与以太网控制模块5连接，另一端通过网线7与路由器8连接。路由器8通过光纤电缆9连接到以太网10。计算机14通过网线13与MODEN12和光纤电缆11连接到以太网。

在图1中接口控制模块3主要起以下作用：

1：在该模块内安装有电流、电压及温度传感器，用于采集AC/DC开关电源1中的输入交流电压、电流，输出直流电压、电流及AC/DC开关电源1工作温度和负载温度等参数，并将这些参数予以放大、整形或进行A/D转换，最后送入太网控制模块5；

2：在该模块内安装有执行器件，以太网控制模块（5）输出的信号经处理后通过总线（4）送入接口控制模块（3）由执行器件对AC/DC电源（1）进行控制，完成远程发出的开机、关机、调功（调整输出到负载的电压、电流大小）的指令。

图2是以太网控制模块电路简图，交流电源输入到电源控制器经变压、整流、滤波后输出稳定的5V和3.3V直流电压提供给模块内IC芯片和其它器件作为工作电压；在模块内集成有嵌入式单片机控制器LPC1768、以太网PHY控制器DP83848、网络变压器和RJ45接口。

图3嵌入式单片机LPC1768与以太网PHY控制器DP83848连接示意图，LPC1768 Cortex-M 3微控制器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。它的串行接口包括以太网MAC带RMII接口，SPI控制器，具有同步、串行、全双工通信和可编程的数据长度和相关的DMA控制器。

嵌入式单片机LPC1768有100个管脚，下面只对关键管脚做一描述：

管脚端口管脚名功能

89 P1.14 ENET_RX_ER 通用数字输入输出引脚,以太网接收错误

90 P1.10 ENET_RXD1 通用数字输入/输出引脚；以太网发送数据

91 P1.9 ENET_RXD0 通用数字输入/输出引脚；以太网接收数据

92 P1.8 ENET_CRS 通用数字输入输出引脚, ENET_CRS以太网载波侦听

93 P1.4 ENET_TX_EN 通用数字输入/输出引脚；以太网发送数据使能

94 P1.1 NET_TXD1 通用数字输入/输出引脚；以太网发送数据 1

95 P1.0 ENET_TXD0 通用数字输入/输出引脚；以太网发送数据 0

18 PWM1[1] 脉冲宽度调制器 1，通道 1 输出

86 P1.17 ENET_MDIO 以太网 MIIM 数据输入和输出

87 P1.16 ENET_MDC 通用数字输入/输出引脚;以太网 MIIM 时钟

88 P1.15 ENET_REF_CLK 通用数字输入/输出引脚;以太网参考时钟。

LPC1768的“(17)脚”外接复位按钮和上电自动复位RC器件，“(22)和（23）脚”外接振荡网络，“(87)、(89)、(90)、(91)、(92)脚”是LPC1768的I/O口，它们与以太网PHY控制器DP83848相关管脚相连接，接收来自DP83848的信号。“(88)、(93)、(94)、(95)脚”是LPC1768的I/O口，它们与以太网PHY控制器DP83848相关管脚相连接，输出信号到DP83848。(86)脚与DP83848的信息交流则是双向的，由此可以看出嵌入式单片机LPC1768与以太网PHY控制器DP83848之间的连接线很少只有10线。

图4是以太网PHY控制器DP83848电路原理图，DP83848是美国国家半导体公司的单路10/ 100 M b/s低功耗以太网收发器，包括几种智能掉电状态。这些低功耗模式通过降低功耗提高了产品的整体可靠性。支持多种智能功率模式，从而可以在应用中使用最少量的工作所需电量。

首先看DP83848与LPC1768通信的10线是如何连接的：

DP83848的“(40)脚（CRS/CRS_DV）”功能是载波侦听／接收数据有效，它将信号送至LPC1768的“(92)脚（P1.8口）”。载波侦听的含义是：在发送数据之前，以太网会“侦听”线缆，判断是否已经有其他数据传输。如果通信介质上无载波，即没有被占用，则可以利用通信介质进行传送；如果已监听到介质上有载波，即有其它站点正在传送信息，则必须等待介质平静之后才能进行传送的处理，这样就会使信道上的冲突大大减少。

DP83848的“(41)脚（RX_ER）”功能是MII接收数据错误，它将信号送至LPC1768的“(89)脚（P1.14口）”。

DP83848的“(43)脚（RXD_0）”功能是接收数据，它将信号送至LPC1768的“(91)脚（P1.9口）”。

DP83848的“(44)脚（RXD_1）”功能是接收数据，它将信号送至LPC1768的“(90)脚（P1.10口）”。

DP83848的“(2)脚（TX_EN）”功能是发送使能，它接收来自LPC1768的“(93)脚（P1. 4口）”的信号。

DP83848的“(3)脚（TXD_0）”功能是发送数据，它接收来自LPC1768的“(95)脚（P1. 0口）”的信号。

DP83848的“(4)脚（TXD_1）”功能是发送数据，它接收来自LPC1768的“(94)脚（P1.1口）”的信号。

DP83848的“(34)脚（X1）”功能是晶体/振荡器输入:该引脚是初级时钟，它一方面接收来自LPC1768的“(88)脚（P1.15口）”的信号，同时由JT组成的50MHz有源晶体振荡器输出振荡信号到此脚。有源晶体振荡器“JT的(4)脚”接3.3V直流电压，C3滤波，JT的“(2)脚接地”；JT的“3脚输出振荡信号”。

DP83848的“(31)脚（MDC）”功能是是管理数据的时钟输入，最高速率可达8.3MHz，它输出自LPC1768的“(87)脚（P1.16口）”。

DP83848的“(30)脚（MDIO）”功能是管理数据的输入输出双向接口，数据是与MDC时钟同步的。它与LPC1768的“(86)脚（P1.17口）”进行双向通信传输。

DP83848的“(39)脚（RX_DV／MII_MODE）”接有一个上拉电阻R1, 在上电和复位时，强制DP83848C进入RMII模式。

DP83848的“(23)脚（PFBOUT）”反馈输出功率，C4容量0.1μF，C5为容量10μF钽电容。

DP83848的“(20)、(21)脚”分别通过2.2K电阻与3.3V电源相连接。

DP83848的“(16)、(17)脚（TD-、TD+）”差动发射输出，R8、R9是偏置电阻与3.3V电源连接。“(17)脚（TD+）”与网络变压器的TX+端连接，“(16)脚（TD-）”与网络变压器的TX-端连接。

DP83848的“(13)、(14)脚（RD-、RD+）”差动接收输入，R10、R11是偏置电阻与3.3V电源连接。“(14)脚（RD+）”与网络变压器的RX+端连接，“(13)脚（RD-）”与网络变压器的RX-端连接。

图5是 PHY的软件初始化流程图，图6是以太网模块初始化程序流程图。

图7 是RJ45插头引脚定义，插座上的TX+、 TX- 、RX+、 RX-与图4中的网络变压器的输出端一一对应相连。

图8是网络变压器接线图，在以太网设备中，通过PHY接RJ45时，中间都会加一个网络变压器,本网络变压器属于电流驱动的直接接C8、C10电容到地即可！

以太网模块通过 RMII 接口与片外 PHY 芯片相连，从而接收/发送以太网包。

Claims

1.一种基于以太网的AC/DC开关电源控制管理器，其特征在于220V交流电源输入到AC/DC开关电源（1），开关电源（1）输出直流电源到负载，接口控制模块（3）一方面通过总线（2）采集AC/DC开关电源（1）的输入、输出电流、电压、工作温度等信息参数，另一方面送入控制信号和PWM调光信号；同时接口控制模块（3）通过总线（4）与以太网控制模块（5）连接，RJ45接口（6）一端与以太网控制模块（5）连接，另一端通过网线（7）与路由器（8）连接；路由器（8）通过光纤电缆（9）连接到以太网（10）；计算机（14）通过网线（13）与MODEN（12）和光纤电缆（11）连接到以太网。

2.根据权利要求1所述的一种基于以太网的开关电源控制管理器，其特征在于接口控制模块（3）中安装有电流、电压及温度传感器，用于采集AC/DC开关电源（1）中的输入交流电压、电流，输出直流电压、电流及AC/DC开关电源（1）工作温度和负载温度等参数，并将这些参数予以放大、整形或进行A/D转换，最后送入太网控制模块（5）。

3.根据权利要求1所述的一种基于以太网的开关电源控制管理器，其特征在于接口控制模块（3）中安装有执行器件，太网控制模块（5）输出的信号经处理后通过总线（4）送入接口控制模块（3）由执行器件对AC/DC电源（1）进行控制，完成远程发出的开机、关机、调功等指令。