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1、直流穩(wěn)壓電源及漏電保護應用科技學院電子信息工程專業(yè)120352010022楊嚇妹指導教師鄭華【摘要】利用LM358和pmos管IRF9540設計一種超低壓差穩(wěn)壓電源電路。電路器件選用常規(guī)器件，成本低。結(jié)構(gòu)簡單。本電路主要有線性電源變換電路、顯示電路、控制電路和漏電保護控制電路四部分。其中主線性變換電源電路基于VLDO原理設計，調(diào)整管采用pmos管IRF9540。壓降可以達到0.2V。功率顯示電路采用液晶，由單片機控制。漏電保護控制電路采用單片機控制，對高低電位分別采用MAX4173和運放組成電流采樣電路，由單片
2、機控制繼電器控制電源開關(guān)。本系統(tǒng)還需要編寫程序來實現(xiàn)系統(tǒng)，并且有軟件流程圖?！娟P(guān)鍵詞】VLDO；單片機；降壓；穩(wěn)壓；DC--DCI目錄1系統(tǒng)方案21.1線性直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的論證與選擇21.2電流檢測系統(tǒng)的論證與選擇31.3漏電保護系統(tǒng)的論證與選擇52單元電路設計72.1線性直流穩(wěn)壓電源72.2電流檢測系統(tǒng)82.3漏電保護系統(tǒng)93系統(tǒng)軟件設計93.1主程序流程圖113.2顯示流程圖123.3電壓電流檢測流程圖124測試方案與測試結(jié)果134.1測試條件與儀器134.2測試方法134.3測試結(jié)果及分析145總結(jié)15
3、致謝15參考文獻15附錄：源程序17211系統(tǒng)方案本系統(tǒng)主要主線性變換電源電路、顯示控制電路和漏電保護控制電路三部分，下面分別論證這3個模塊的選擇。1.1線性直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的論證與選擇方案一：超低壓差穩(wěn)壓電路圖1超低壓差穩(wěn)壓電路本方案是采用P溝道場效應MOS管來替代PNP型功率三極管來作開關(guān)調(diào)整的，MOS管內(nèi)部自身有一個保護二極管。MOS管是屬于PWM型（即電壓控制型）器件，即柵極所需要的電流較小且在導通狀態(tài)的阻抗非常小，所以在導通狀態(tài)下的壓降遠低于晶體三極管的飽和壓降，這不僅能使輸入與輸出之間的壓降低，還能
4、輸出更大的電流。方案二：低壓差穩(wěn)壓電路圖2低壓差穩(wěn)壓電路本方案采取的是PNP型功率三極管來實現(xiàn)調(diào)整。此方案可以大大降低輸入與輸出之間的壓差。對于當個三極管的放大倍數(shù)并不是很大，能很好的帶起輕載，在輸入與輸出之間的壓差取決于該管子的參數(shù)，若要使用在本系統(tǒng)當中，就必須選用低壓差的管子。方案三：準低壓差集成穩(wěn)壓電路21圖3準低壓差集成穩(wěn)壓電路本方案互補三極管來實現(xiàn)，通過此互補管，能使輸出電流很大，輸出電壓不容易被拉低等優(yōu)點。但對于這種接法在輸入與輸出之間的壓差會很大，若要使輸入與輸出之間的壓差低，那么必須選用低壓差的
5、管子，而此現(xiàn)象要想滿足本系統(tǒng)要求便是不容易做到。綜合上述三個方案，本系統(tǒng)則選擇方案一。1.2電流檢測系統(tǒng)的論證與選擇方案一：低端電流檢測方法圖4低端電流檢測法21該方案電路簡潔、體積也不大，也容易采用一個相同的增益級來實現(xiàn)，可不足的是需要從負載至地端返回的接線，還需增加一個額外電阻，還有在一些故障中是檢測電流檢測不到的，用本方案來設計是會使負載容易損壞，很危險的。方案二：MAX4173高端電流檢測方法圖5MAX4173高端電流檢測法輸出端的電壓與檢測電流的電阻關(guān)系式為：Vo=Gain×Rsense×IloadG
6、ain=B×RGD/RGDGain從上式計算公式可得出，CMRR由集成內(nèi)部的檢測電流的電路中的工藝來確定的(典型值>91dB），即在不不考慮受外部電阻的影響下。將這樣一個集成器件它的性能好、穩(wěn)定、溫漂特性很好、體積又很小、方便使用及功耗又低等優(yōu)點，在市場上及受歡迎。方案三：傳統(tǒng)高端電流檢測方法21圖6傳統(tǒng)高端檢測法通過運算比例放大器來做增益放大并把信號從高電位移到參考地。輸出電壓Vo=RS×IRS；且R1、R2、R3、R4電阻都要是相同的數(shù)值且數(shù)值不能過小，此設計方案已在實際生活當有著廣范應用，該方案的輸入阻抗
7、是比較小的，在電阻的匹配度要求要很高的，才能使CMRR匹配。只要圖中有一個電阻產(chǎn)生4%變化率就會導致CMRR降到44dB；當電阻有0.3%的變化率就會導致CMRR降到76dB，當電阻有0.03%的變化率會使CMRR將降到86dB。好的檢測電流需要很高的測量儀器或方法，這將會促進了好的電流檢測集成IC電路的快速發(fā)展。而差的電流檢測貌似也并沒有什么相應的進展。綜合以上三種方案，選擇方案二。1.3漏電保護系統(tǒng)的論證與選擇方案一：漏電保護系統(tǒng)圖7漏電保護系統(tǒng)21如圖所示，本方案主要是采用可控硅來檢查漏電的，由于可控硅是
8、電流型器件，因此當系統(tǒng)漏電的電流在一定的范圍便能使可控硅工作，因此達到檢測漏電的效果；并對這個檢測漏電的原理進行擴展，當可控硅開通時，即檢測到漏電，會有蜂鳴器的報警聲，并有一個紅色的led等在閃爍著；此方案達到漏電報警的效果。方案二：漏電保護系統(tǒng)圖8漏電保護系統(tǒng)如圖所示，本方案是采用單片機檢測漏電電流的大小來判斷漏電的。通過一個電阻將漏電電流轉(zhuǎn)換成一個電壓信號送給單片機；當漏電電流足夠
