汽車電源保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
——以多功能通信車為例

王 磊

（安陽工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，河南安陽455000）

多功能通信車作為車載綜合業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，業(yè)務(wù)上從單一的視頻圖像傳輸發(fā)展到目前的包括語音、數(shù)據(jù)和視頻圖像綜合性業(yè)務(wù)的傳輸。當(dāng)工作需要時(shí)，多功能通信車接到命令迅速到達(dá)應(yīng)急現(xiàn)場附近開始工作，應(yīng)急現(xiàn)場周圍可能覆蓋多種可接入的無線公眾電信網(wǎng)絡(luò)和無線應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)。其中，無線公眾電信網(wǎng)絡(luò)包括GSM/GPRS、CDMA、PAS網(wǎng)絡(luò)；無線應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)包括各部門和單位所使用的無線對講通信系統(tǒng)和集群通信系統(tǒng)。多功能通信車的通信功能主要分為兩部分，一是實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同制式、不同頻段的應(yīng)急指揮通信網(wǎng)絡(luò)的互連互通；二是實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮通車與遠(yuǎn)程指揮中心的通信。

漏電保護(hù)器，又稱剩余電流動作保護(hù)器，是指在規(guī)定條件下，當(dāng)剩余電流達(dá)到或超過給定值時(shí)能自動斷開電路的機(jī)械開關(guān)電器或組合電器。它可以同時(shí)完成三個(gè)功能，即檢測剩余電流、將剩余電流與基準(zhǔn)值相比較、執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷開被保護(hù)電路。

多功能通信車因電氣設(shè)備使用不當(dāng)或線路漏電造成的電氣事故時(shí)有發(fā)生，為保證多功能通信車電源系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，漏電保護(hù)的安全設(shè)計(jì)方案顯得尤為重要，漏電保護(hù)可確保多功能通信車在工作的過程中，發(fā)揮其應(yīng)有的重要作用。

1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

1.1 控制電路

控制電路部分如圖1所示，是該保護(hù)器電路的重要部分，該部分電路采用CD4044采集保護(hù)電路送來的保護(hù)信號，輸出給與非門CD4023，使三極管V1導(dǎo)通，繼電器K1吸合并切斷主電路，實(shí)現(xiàn)任一個(gè)保護(hù)電路信號到達(dá)即可切斷主電路的控制目的。

當(dāng)有任一個(gè)保護(hù)信號到達(dá)觸發(fā)器CD4044時(shí)，均可使與非門CD4023的輸出端變成低電位，使A點(diǎn)變成低電位，從而使三極管V1基極電位降低，三極管集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，繼電器線圈得電，吸合觸片切斷AC220V主電路。利用繼電器吸合電路來控制供電開關(guān)，當(dāng)D2A、D2B有一個(gè)輸入為低時(shí),輸出9為高，使A為高電平，V1斷路，K2不工作，則不再吸合，則K1斷開,即為當(dāng)任何一路有故障低電平信號到來,都使得切斷主電路，起到保護(hù)作用。

1.2 過流保護(hù)電路

本系統(tǒng)采用的過流保護(hù)電路如圖2所示，電流通過TA1變?yōu)樾‰娏鳎ㄟ^X1產(chǎn)生相應(yīng)電壓，進(jìn)入比較器中，當(dāng)大于參考電壓時(shí)比較器輸出高電平。當(dāng)比較器輸入電壓達(dá)到一定的臨界電壓時(shí)，就受到穩(wěn)壓二極管D2限制，所以有大電流時(shí)，也不會有過大的電壓輸入比較器，但同時(shí)可以輸出高電平信號給報(bào)警電路。

1.3 電源與接地不良檢測電路

本系統(tǒng)采用的接地不良檢測電路如圖3所示，接地不良檢測電路采用了由運(yùn)算放大器加上外圍器件組成的檢測電路。該電路用于判斷接地是否良好，當(dāng)接地不良時(shí)，運(yùn)算放大器會輸出接地不良信號給控制電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警。當(dāng)接地不良時(shí),9013不工作,比較器輸出低電平；接地良好時(shí),則9013工作,比較器輸出為高電平,表示接地良好。

圖1 控制電路

圖2 過流保護(hù)電路

1.4 過壓、欠壓保護(hù)電路

本系統(tǒng)采用的過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)電路組成如圖4所示。

經(jīng)過降壓、干擾、整流后，過壓電路在R3分壓作用下，進(jìn)入比較器，當(dāng)電壓較大時(shí)比較器輸出高電平表示過壓；欠壓電路中，如果小于比較電壓，比較器輸出低電平，表示故障為欠壓。

1.5 漏電警示音(聲/靜轉(zhuǎn)換電路)及狀態(tài)顯示電路

該部分包括漏電警示音電路和狀態(tài)顯示電路，圖5所示為二者結(jié)合圖。該部分電路的目的是使工作人員實(shí)時(shí)直觀地了解到通信車的工作狀態(tài)是否正常，并且使工作人員在通信車出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且采取相應(yīng)的措施。

2 系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行及結(jié)果分析

2.1 各種情況的參考電壓值如

聲/靜轉(zhuǎn)換電路各點(diǎn)參考電壓值如表1所示，漏電保護(hù)部分各點(diǎn)參考電壓值如表2所示，過壓保護(hù)部分各點(diǎn)參考電壓值如表3所示，欠壓保護(hù)部分 各點(diǎn)參考電壓值如表4所示。

圖3 接地不良檢測電路

圖4 過壓、欠壓保護(hù)電路

圖5 漏電警示音電路和狀態(tài)顯示完整電路

表1 聲/靜轉(zhuǎn)換電路各點(diǎn)參考電壓值

2.2 結(jié)果分析

經(jīng)過調(diào)試、運(yùn)行及根據(jù)測量點(diǎn)電壓值反饋結(jié)果，得出結(jié)論，該多功能通信車上所設(shè)計(jì)漏電保護(hù)器基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，能夠在漏電、過流、欠壓、過壓情況下做出相應(yīng)指示報(bào)警，能起到漏電保護(hù)、非正常工作狀態(tài)顯示的目的。通過一段時(shí)間的試運(yùn)行所反映出來的車體情況看，該漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)成功，能較好的完成漏電保護(hù)等各種功能。

表2 漏電保護(hù)部分各點(diǎn)參考電壓值

表3 過壓保護(hù)部分各點(diǎn)參考電壓值

表4 欠壓保護(hù)部分各點(diǎn)參考電壓值

3 結(jié)論

通過對現(xiàn)有多功能通信車進(jìn)行漏電保護(hù)改造，在保留通信車原有通信電路部分不變的情況下增加漏電保護(hù)電路，對通信車的電源通過電路設(shè)計(jì)來掌握通信車的漏電、過流、過壓、欠壓等不同工作狀態(tài)，并根據(jù)不同情況來切斷電源或在顯示電路和指示電路中進(jìn)行相應(yīng)的反映，效果良好，達(dá)到預(yù)期目的。