雷達電源監控系統及其設計分析

李 猛

（海華電子企業（中國）有限公司，廣東 廣州 510656）

0 引 言

隨著市場經濟的不斷發展和進步，雷達電源的應用范圍越來越廣，雷達總體對電源的監控要求也在提高。為了打造良好的電源應用狀態，需要匹配總線系統，建構更加合理的功能單元管理機制，從而促進數字監控的全面發展。

1 雷達電源監控系統關鍵技術

1.1 RS485總線技術

近年來，人們對RS485總線技術系統的研究越來越深入，要想充分發揮系統優勢，就要結合物理層標準、數據鏈路層協議、網絡拓撲和控制等內容完善技術應用效果。

RS485總線系統本身就是平衡差分系統，在每個獨立的節點安裝收發器，配合驅動器和接收器就能完成一路信號的傳遞和處理。此外，上位機和下位機也要借助RS485收發器進行總線連接。結合EIA標準規定，針對泄漏電流為1個基礎單位的，則1條總線上至多能連接32個節點，依據收發器的實際驅動能力實現合理性掛接操作[1]。

在OSI模型中，數據鏈路層協議能有效提升數據傳輸的實效性，不僅能為上層提供無差錯的通道來保證服務的質量，而且也能支持傳輸媒體對不可靠因素的屏蔽處理。基于此，在實際設計過程中就要結合下位機正常響應指令的順序落實對應工作，并且關注數據幀格式的兼容性，維持良好的在線監測處理狀態。

常規化的網絡拓撲采取的是終端匹配的總線型結構，若是線路較長，則通信波特率數值較高，總線的電壓往往會在傳輸終端出現折反射，影響其可靠性。因此，要結合實際應用要求在傳輸線的終端和首端并聯電阻，并且保證電阻參數的匹配性，其數值約等于波阻抗，這種方式能最大化減少電流的損耗，避免負載超標。

1.2 I2C總線技術

I2C總線技術是實現芯片串行通信總線的技術模式，依據連線就能打造全雙工同步數據傳輸體系，并且能維持器件之間地址和數據信息的雙向傳送，提升綜合控制的規范性。在I2C總線系統中，借助兩根基礎的信號線維持器件之間地址信息和數據信息的實時性傳遞。其中一條線是數據線SDA，另一條線是時鐘線SCL，兩者形成雙向信號傳遞處理模式。輸出電路完成總線數據信息的傳輸，輸入電路則匯總接收數據，能在提升數據傳輸可靠性的基礎上實現一臺主機對總線的控制，并且啟動和結束均由同步脈沖管理[2]。

1.3 單總線系統

在單總線系統中，接口訪問內容要滿足單總線命令序列的基本要求，維持綜合流程的規范性和科學性。按照初始化命令、存儲器操作命令、數據傳輸的單總線命令有序落實相應工作，其中存儲器操作命令是主機發出相應的指令，然后驅動對應設備開展匹配動作，數據傳輸時要結合主機要求的信息內容實現串行傳輸處理。本文以單總線測溫器件為例，要實現溫度轉換指令、溫控器及狀態寄存器指令、高精度指令的功能處理。其中，溫度轉換指令中要完成溫度讀取、啟動轉換以及停止轉換等操作。

1.4 嵌入式系統

在計算機技術全面發展的時代背景下，嵌入式控制系統成為重要的工業控制總線模式。利用超大規模、超低功耗的電路模式，融合高抗干擾電磁兼容技術，就能構建完整的總線體系，有效滿足具體應用要求。本文以PC/104主機板為例，其匹配的嵌入式PC模塊能有效提升智能控制的可靠性。打造Sys Centre Module，具有高度集成性和自棧結構特點。將增強型80846處理器作為CPU，能在DMA控制器兼容處理的基礎上減少功耗[3]。

2 雷達電源監控系統設計方案

依據具體設計標準落實相應工作，同時結合電源監控系統的要求，優化硬件和軟件設計的質量，從而實現雷達電源監控系統的應用目標。

2.1 硬件設計

依據雷達電源監控系統的應用要求和規范落實相應模塊的處理，要保證硬件配置的規范性和科學性。基礎硬件結構系統如圖1所示。

圖1 基礎硬件結構系統

底層電源監控模塊主要是安裝在被監控的電源內部，電源監控數據匯總模塊安裝在相鄰電源機柜設備中，頂層管理級計算機則依據顯控計算機來滿足管理應用要求。

在整個系統中，每個監控模塊都要結合組合電源進行合理的隔離處理，并且應用I2C總線技術方案維持總線相互通信的實時性和規范性。需要注意的是，監控模塊和數據匯總模塊之間要匹配RS485總線，以維持或管理計算機通信任務的規范性[4]。

2.1.1 監控模塊

在監控模塊設計過程中，要結合多路模擬隔離監控系統分解的功能，有效建立獨立的控制單元，并且依據單元組合模式提升模擬量參數實時性監測的合理性，減少資源浪費。監控模塊主要包括監控主板、隔離板以及采樣板，一般采取多路采樣隔離的方式，能在兼顧系統成本的同時配合內部隔離總線實現模塊設計。

監控主板主要提供系統多路隔離供電的監控功能，并且能結合本地串口完成RS485總線隔離電氣轉換工作。從內部發出功率開關的輸出控制指令，并且提供主采樣板接口。在電源輸入交流電后，交流電要經過變壓器的降壓處理、整流處理以及濾波后電壓輸出處理，最終輸出的參數能有效反映交流輸入電壓的情況。配合主路電源對采樣單元A/D監測電源進行讀取，可以了解系統的實際運行情況，并且配合交流輸入電壓控制電源的通斷。

2.1.2 電源監控數據匯總

較為常見的電源監控系統中，上位機接口設計模塊較多，并且能配合RS485總線接口要求完成多樣化接口并行的數據交換操作。綜上所述，電源監控數據匯總模塊中，借助RS485總線實現對上位機和下位機的實時性監測，以保證電源監控數據匯總后電源供電系統和上位機通信接口設備的聯動更加合理和規范。

本文以PC104主板和擴展板設計為例，在實際設計過程中要綜合考量硬件接口多樣性和軟件開發的便利性，借助BIOS設置實現IDE接口控制。利用“Ctrl+Alt+Esc”就能進入系統設置的首頁面，然后依次點擊Type改為“Auto”，并配合保存AT disk1和AT disk2，就能在頂層菜單中保存設置[5]。

2.2 軟件設計

2.2.1 采樣板軟件設計

對于整個雷達電源監控系統而言，軟件設計內容要符合實際應用標準，確保對應的操作內容和設計單元能充分滿足功能需求，從而建立匹配的系統設計流程。尤其是底層采樣板軟件，要具備主從機檢測和設備檢測等功能，并且能結合內容配置有效顯示對應參數。在應用過程中，軟件能及時回傳輸出直流電壓、環境溫度、散熱器溫度等信息，可以有效完成采樣數據的數字濾波處理，同時能有效完成歸一化采樣數據的控制[6]。

從代碼實際應用效率和運行要求出發，要保證底層電源監控模塊軟件匯編編程的可行性，提升系統整體抗干擾效果。整個系統內部應用I2C總線技術模式，在外部機械功率開關產生相應動作的基礎上，檢測數據包的規范性。與此同時，軟件設計中還需要結合控制功能進行許可證制度管理，確保能實時監督過壓、過流以及過溫情況。對于重要數據要進行三重保護，先在數據段中進行備份，重復兩次，然后在代碼段再進行一次備份處理。一旦發現數據出現異常，就要借助兩級恢復命令及時完成數據的恢復，同時保證系統處于正常運行狀態[7]。

基本流程如下：一是跳轉到E000h；二是PLL、CFG841及SP設置；三是執行用戶程序代碼的讀取，結合開機狀態完成對應單元的跳轉；四是結合開機狀態改變標識；五是利用電源監視器、看門狗等進行初始化控制；六是激勵主從機械標識；七是參數表分析，顯示錯誤就要及時進行修復處理，顯示正確則進行微機號、保護特性、AD以及定時器等內部RAM初始化處理；八是進入主循環流程。

2.2.2 電源監控數據匯總軟件

在中間層電源監控數據匯總軟件中，要確保其具備依照配置文件參數自動配置系統的功能，并且借助RS232就能建立和頂層管理級計算機通信的應用平臺。結合協議要求，及時完成頂層管理級計算機提出的相關內容，配合RS485接口巡檢總線完成電源監控。此外，軟件要具備EL屏顯示受控對象實時性參數狀態的功能，依據觸摸屏就能實現底層電源監控模塊的具體操作，提升開機程序和電流預警等功能單元的科學性和合理性[8]。匯總軟件的構成如圖2所示。

圖2 匯總軟件構成

觸摸屏的基礎操作要按照系統分級落實。在頂層菜單中，受監控機柜的圖標顯示是機柜的名稱，而對應的下一級菜單則主要是插箱等設備的圖標。依據電源類型和實際應用狀態完成選擇，實現系統級、機柜級以及單電源級控制。

顯示屏要依據匯總信息和數據內容顯示出對應的實時性狀態，包括以下6種。一是未插，表示總線上設備無對應微機號的可監控電源；二是過壓，表示輸出直流電壓超出標準上限；三是過流，表示輸出直流電流超出上限；四是欠壓，表示輸出直流電壓超出下限；五是欠流，表示輸出直流電流超出下限；六是欠警，表示輸出直流電流超出預警的下限。

對于雷達電源監控系統而言，為了維持其應用的規范性和科學性，需要在軟件體系中設置特定自檢模式。結合模式編碼對電流預警模板文件予以應用，從而實時性記錄相關信息，對比歷史溫度參數，更好地實現合理監控。此外，若是條件允許，需要借助程控交流源進行對應的負載測試分析，并以此為依據進行程序的調試[9,10]。電源監控模塊調試程序界面如圖3所示。

圖3 電源監控模塊調試程序界面

3 結 論

總而言之，雷達電源監控系統的設計要結合指標要求，充分發揮監控單元的優勢作用。全面評估供電需求，并且結合相應的數據分析和結構狀態進行處理，提升電源散熱設計的規范效果，確保系統模塊化操作流程更加合理，為雷達通用電源管理工作的全面推進奠定堅實基礎。