基于80c51單片機的漏電保護裝置設計(已修改)
2025-01-28 10:18 本頁面
【正文】 直流穩(wěn)壓電源及漏電保護裝置（L題）摘 要穩(wěn)壓電源是各種電子電路、電子設備所必不可少的動力來源，對于整個電路的重要性是不言而喻的。研究直流穩(wěn)壓電源，就是為了提高電源的使用性能和提高電源的電氣性能。此直流穩(wěn)壓電源及漏電保護裝置是基于升降壓電路和LDO低壓差穩(wěn)壓電路設計的線性直流穩(wěn)壓電源。該控制器由兩個獨立的控制器和低壓差穩(wěn)壓電路組成。由于低壓差線性穩(wěn)壓器LDO具有極低噪聲、高穩(wěn)壓性能和低成本等優(yōu)點，在便攜式電子產(chǎn)品的低耗電源系統(tǒng)中得到廣泛應用。完善開關(guān)電源的直流穩(wěn)壓電源應具有漏電保護裝置，漏電動作電流30mA的漏電保護裝置，作為防止人體直接或間接保護。關(guān)鍵字：LDO線性直流穩(wěn)壓、漏電保護目 錄一、系統(tǒng)方案設計 1 設計要求 1 總體方案設計 1 總體電路圖設計 2 3 主控芯片單片機（MCU）的設計方案論證與選擇 3 穩(wěn)壓電源的設計 3 漏電檢測電路的設計 4 關(guān)斷保護電路的設計 4二、主要單元電路的設計 5 穩(wěn)壓電源電路的設計 5 采樣電路的設計 6 漏電檢測電路設計 7 放大電路的設計 8 報警電路的設計 9三、程序設計 9四、測試方案與測試結(jié)果 10 10 指標測試和測試數(shù)據(jù) 11： 11： 11： 11 過流保護： 11 系統(tǒng)對題目的完成情況： 12 結(jié)果分析： 12五、結(jié)論 12參考文獻： 13一、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(zhuǎn)換開關(guān)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(diào)整率SU≤1%。（2）連接方式不變，RL阻值固定為5Ω。~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，要求負載調(diào)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(zhuǎn)換開關(guān)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(diào)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(guān)電路組成，它是整個系統(tǒng)的核心。電源部分由及相關(guān)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(guān)信息。 圖1 系統(tǒng)設計框架 總體電路圖設計圖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(jié)構(gòu)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。 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(nèi)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(diào)直流穩(wěn)壓的實際電路中兩個電阻主要用來調(diào)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(nèi)，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(jié)合起來，產(chǎn)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?V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(guān)晶體管發(fā)射極不接地，使驅(qū)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(wǎng)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(jīng)調(diào)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：~25V通過降壓變?yōu)?V,，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(guān)電源的多路輸出設計,減小了負載調(diào)整率,提高了電源抑制比,并加強了開關(guān)電源的過流保護功能。綜合比較之后，選擇
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