【正文】 ............................................................................................................ 12 五、結論 ..................................................................................................................................................................... 12 參考文獻： ......................................................................................................................................................... 13 1 一、系統(tǒng)方案設計 設計要求 基本要求 設計一臺額定電壓為 5V，額定輸出電流為 1A 的直流穩(wěn)壓電源。 （ 1）轉換開關 S 接 1 端， RL阻值固定為 5Ω。當直流輸入電壓在 7~25V 變化時，要求輸出電壓為 5177。，電壓調整率 SU≤1%。 （ 2）連接方式不變， RL 阻值固定為 5Ω。當直流輸入電壓在 ~7V 變化時，要求輸出電壓為 5177。 （ 3）連接方式不變，直流輸入電壓固定在 7V，當直流穩(wěn)壓電源輸出電流由 1A減小到 時，要求負載調整率 SL≤1%。 （ 4）制作一個功率測量與顯示電路， 實時顯示穩(wěn)壓電源的輸出功率。 發(fā)揮部分 設計一個動作電流為 30mA 的漏電保護裝置（使用基本要求部分制作的直流穩(wěn)壓電源供電，不得使用其他電源）。 （ 1）轉換開關 S 接 2 端，將 RL 接到漏電保護裝置的輸出端，阻值固定為 20Ω，R和電流表 A組成模擬漏電支路（見圖 1）。調節(jié) R，將漏電動作電流設定為 30mA。將漏電保護裝置動作后， RL 兩端電壓為 0V 并保持自鎖。排除漏電故障后，按下 K 恢復輸出。要求漏電保護裝置沒有動作時，輸出電壓 ≥。 （ 2）要求漏電保護裝置動作電流誤差的絕對值 ≤5%。 （ 3）盡量減少漏電保護裝 置的接入功耗。 （ 4）其他。 總體方案設計 系統(tǒng)框圖如下圖所示。其中主控部分由 STC89C58RD 及相關電路組成，它是整個系統(tǒng)的核心。電源部分由及相關電路組成，為整個系統(tǒng)正常穩(wěn)定地工作提供穩(wěn)定的電壓。電壓檢測和引腳判定有康銅絲和 ADC0804 組成，完成 AD 采樣和芯片引腳個數(shù)的判定。待測芯片部分的所有管腳都受 MCU 的控制， MCU 能夠讀取它的所有信息。顯示部分由 1602 液晶組成，方便顯示相關信息。 2 圖 1 系統(tǒng)設計框架 總體 電路圖設計 7V~2 5V電壓B u c k B o o s t電路拓補5V額定輸出采集功率與顯示漏電保護電路報警系統(tǒng)鍵盤控制 圖 2 電路框圖 當直流輸入電壓在 7~25V 變化時，通過一個 BuckBoost 電路拓補結構讓其穩(wěn)定輸出 5V 的電壓，再使用康銅絲鏈接一個放大電路，通過 ADC0804 采樣獲得是是實時的電流、電壓值并在 1602 上顯示，當檢測電路電流超過 30mA 時，漏電保護電路啟動，斷開電路并進行報警。最后可以通過鍵盤控制電路復位。 方案論證與比較 主控芯片單片機（ MCU）的設計方案論證與選擇 方案一：采用 Atmel公司的 AT89S52。 AT89S52 單片機是一種低功耗、高性能 3 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。此芯片價格比較便宜，但抗干擾能力差。 方案二：采用 STC89C58RD+。它也是基于 80C51 內核，管腳與 89S52 完全兼容。不需要外圍電路，硬件和軟件的開支比較小，更重要的是他的抗干擾能力比較強，但它的價格要比 AT89S52 要高。 綜合比較后，選擇方案二。 穩(wěn)壓電源的設計 方案一：用固定式三端集成穩(wěn)壓電路 7805 設計制作連續(xù)可調直流穩(wěn)壓的實際電路中兩個電阻主要用來調整輸出電 壓最高輸出電壓受穩(wěn)壓器最大輸入電壓及最小輸入輸出壓差的限制，該固定式三端集成穩(wěn)壓集成電路 7805 最大輸入電壓為35V，輸入輸出差要保持 2V 以上，因此該電路中由于穩(wěn)壓器的直流輸入電壓為7~25V，所以該電路的輸出最大值為 5~23V。優(yōu)點：在穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓范圍內，其穩(wěn)壓精度可達 177。缺點：在實際應用中，應在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器 （當然小功率的條件下不用）。當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 方案二：將 Buck 與 Boost 兩種形式的變換器結合起來，產生一種新的變換器，叫做 BUCKBOOST 變換器，也叫升降壓式變換器。 既然我們不能直接把 7~25V的輸入電壓變?yōu)楣潭ǖ?5V 輸出，那我們就先把 7~25V 降壓，然后再升壓，從而達到題目要求的固定輸出 5V、 1A 的要求。優(yōu)點：效率高、電路簡單、電壓變比可由零到 無窮大 ，即可升壓又可降壓。 缺點：開關 晶體管 發(fā)射極不接地，使 驅動電路 復雜化、成本高。 方案三： LDO 基本工作原理是：系統(tǒng)加電，如果使能腳處于高電平時，電路開始啟動，恒流 源電路給整個電路提供偏置，基準源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當輸出即將達到規(guī)定值時，由反饋網絡得到的輸出反饋電壓也接近于基準電壓值，此時誤差放大器將輸出反饋電壓和基準電壓之間的誤差小信號進行放大，再經調整管放大到輸出，從而形成負反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上，同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，即： Vout=(R1+R2)／ R2 Vref。優(yōu)點：壓差小、靜態(tài)電流小、外接元件小。缺點：效率不高。 方案四：先將電路的電壓由 ~25V 通過降壓變?yōu)?4V,再通過升 壓變?yōu)?，最后再通過一個 LDO 直流穩(wěn)壓電路，具有較低的靜態(tài)電流和壓差，主要用于壓差較小的場合，可固定輸出電壓 5V。如果輸入電壓和輸出電壓不是很接近， LDO的輸入電流基本上是等于輸出電流的，如果壓降太大，耗在 LDO 上能量太大，效率不高。由于此電路的低壓差特性和升降壓電路的高效性。所以此電路具有效率高、壓差小、靜態(tài)電流小、外接元件小的優(yōu)勢。這種設計方案簡化了開關電源的多路輸出設計 ,減小了負載調整率 ,提高了電源抑制比 ,并加強了開關電源的過流保護功能。 綜合比較之后，選擇方案四。 4 漏電檢測電路 的設計 方案一：三相交流電電壓電流漏電檢測電路。電流漏電檢測電路實現(xiàn)對三相交流電電壓、電流和漏電的檢測，以實現(xiàn)對過壓、欠壓、過流和漏電的保護。電壓檢測由三相交流變壓器、整流濾波電路和分壓電路組成。電流檢測由三相交流互感器、整流濾波電路和分壓電路組成。其中漏電電流互感器把電流轉換為電壓信號，分壓電路完成電壓調整。此電路質量可靠，抗干擾性強。 方案二： 利用歐姆定律，當電流通過康銅絲時，就會有電壓降，電流越大，壓降就 越大。選用 ，讓 ADC0804 能測得康銅絲兩端的電壓差。由于電壓差實在太小，不 利于檢測，再用 INA128 對采集到的電壓差值放大 1000倍后將數(shù)據(jù)傳給 A/D。價格便宜、對電路影響可忽略不計、其阻值低、精度高、溫度系數(shù) 低、具有無電感、高 過載能力 。 方案三：康錳銅電阻絲是電流測量中很常用取樣電阻，其特點在于溫度漂移量非常小。經過測試，在 1Ω 的康錳銅電阻絲上通過約 2A 電流，由于產生的熱量引起的升溫，只會引起 ，對電流的穩(wěn)定起了很重要的作用。 綜合考慮后，選擇方案二。 關斷保護電路的設計 方案一：漏電保護電路主要包括：檢測元件（零序電流互感器）、中間環(huán)節(jié)（放大器、比較器、脫扣器）、執(zhí)行元件（主開關）等幾個部分。沒有發(fā)生漏電或觸電 的情況下，通過零序電流互感器一次測的電流相量和等于零。 當發(fā)生漏電或者有人觸電時，通過零序電流互感器一次測各相電流相量和不再等于零，產生了漏電電流。二次側產生了感應電動勢，此漏電信號經過中間環(huán)節(jié)處理和比較，當達到預定值時，使主開關分勵脫扣器線圈通電，驅動主開關自動跳閘，切斷故障點，從而實現(xiàn)保護。 方案二：通過單片機 I/O 口控制，驅動電磁繼電器。當輸入高電平時，晶體管飽和導通，繼電器線圈通電，觸點吸合。當輸入低電平時，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點斷開。系自動斷開電路，并且報警并顯示，在實際中很實用。 方案 三： IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）兼有場效應晶體管輸