低壓差穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)VIP

南 陽 理 工 學(xué) 院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 學(xué) 院：電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 自 動(dòng) 化 學(xué) 生： 柯 鵬 飛 指導(dǎo)教師： 徐 源 完成日期 2014 年 5 月南陽理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）低壓差穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)Design of Power Supply and Leakage Protection Device in Low Voltage Difference 總 計(jì)： 27 頁表 格： 4 個(gè)插 圖 ： 19 幅南 陽 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）低壓差穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)Design of Power Supply and Leakage Protection Device in Low Voltage Difference 學(xué) 院： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 柯鵬飛 學(xué) 號(hào)： 105090640044 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 徐源（講師） 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 南陽理工學(xué)院Nanyang Institute of Technology低壓差穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)低壓差穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè) 柯鵬飛摘 要 精密的電源在科研和工作中是不可或缺的。課題設(shè)計(jì)一種低壓差的直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置。直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)采用 STC12C5A60S2做主控系統(tǒng)，在電源電壓在5.5V-9.6V時(shí)采用TPS7A4501穩(wěn)壓供電，輸出5V，1A。當(dāng)電源電壓超過9.6V時(shí)，啟動(dòng)繼電器，電源電壓經(jīng)過LM338二次降壓到7.6V，然后再由TPS7A4501做穩(wěn)壓輸出5V，1A，采用1602液晶顯示當(dāng)前輸出功率。漏電保護(hù)裝置采用以12位單片機(jī)為核心，由升壓模塊，控制模塊，檢測(cè)模塊，三個(gè)模塊構(gòu)成。升壓模塊負(fù)責(zé)輸出15V電壓，為檢測(cè)模塊的LM358供電。當(dāng)檢測(cè)模塊部分單片機(jī)檢測(cè)到漏電流達(dá)到30mA時(shí)，通過三極管啟動(dòng)繼電器，斷開負(fù)載。關(guān)鍵詞 穩(wěn)壓電源；AD檢測(cè)；漏電保護(hù)；單片機(jī) Design of Power Supply and Leakage Protection Device in Low Voltage DifferenceAutomation Specialty KE Peng-feiAbstract: The precise power is indispensable in the research and work .In this design, a low DC regulated power supply and a leakage protection device. DC regulated power supply system USES STC12C5A60S2 do master control system. When the power supply voltage of 5.5 V to 5.5 V using TPS7A4501 regulated power supply, the output 5 V, 1 A. When the power supply voltage is greater than 9.6 V, start relay. Power after LM338 secondary step-down voltage to 7.6 V, and then by TPS7A4501 do voltage output. Display part adopts 1602 liquid crystal display, always show the current output. Leakage protection device adopts 12 single chip microcomputer as the core, the booster section, control section, test section, three parts. Booster section to be responsible for the 15 v output voltage, for detecting part LM358 power supply. When the test part of the single chip microcomputer detect leakage current reaches 30 ma, through triode starter relay, disconnect the load.Keywords: Regulated power supply ;the AD sampling ;electric leakage protection;micro controller目 錄1 引言11.1 研究背景和意義11.2 關(guān)于直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置12 總體方案22.1 穩(wěn)壓模塊32.2 電流檢測(cè)模塊32.3 漏電保護(hù)模塊53 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63.1 穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63.1.1 預(yù)穩(wěn)壓模塊63.1.2 穩(wěn)壓模塊73.2漏電保護(hù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)84 硬件設(shè)計(jì)94.1低壓差穩(wěn)壓電源模塊電路圖94.2漏電流保護(hù)裝置電路圖104.3液晶顯示模塊125 軟件設(shè)計(jì)125.1 穩(wěn)壓電源程序設(shè)計(jì)135.2 漏電保護(hù)裝置程序設(shè)計(jì)136 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析146.1 系統(tǒng)調(diào)試156.2 調(diào)試結(jié)果156.2.1 輸出電壓測(cè)試156.2.2 負(fù)載調(diào)整率166.2.3 電壓調(diào)整率166.2.3 漏電保護(hù)動(dòng)作電流測(cè)試176.3 其他發(fā)揮部分測(cè)試17結(jié)束語19參考文獻(xiàn)20附錄21致謝27II1 引言 1.1 研究背景和意義隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,精確大動(dòng)態(tài)范圍的電源得到了廣泛的應(yīng)用，精密的的電源在科研和工作中是不可或缺的。本題要求我們自制一個(gè)低壓差直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置，當(dāng)輸入電壓在5.5V25V變化時(shí)，要求輸出電壓為50.05V，當(dāng)輸入電壓在5.5V7V變化時(shí)，要求輸出電壓為50.05V，并達(dá)到相應(yīng)的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率都要小于1%。同時(shí)制作功率顯示裝置與漏電保護(hù)裝置。直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。直流穩(wěn)壓電源與漏電保護(hù)裝置直流穩(wěn)壓電源與漏電保護(hù)。直流穩(wěn)壓電源由于具有體積小、效率高、重量輕的特點(diǎn)，近年來飛速發(fā)展。直流穩(wěn)壓電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使直流 穩(wěn)壓電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了 高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。同樣，漏電保護(hù)器對(duì)家庭用電有很好的保護(hù)作用，避免因電路中的電流過大而使電路中的負(fù)載損壞。為用電提供了安全的保障。本直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)，由LM388K組成的穩(wěn)壓電路與繼電器組成的漏電保護(hù)裝置共同組成，在漏電保護(hù)裝置中利用單 片機(jī)AT89C52與ADC0809檢測(cè)電路中的漏電電流，從而控制繼電器動(dòng)作。同時(shí)控制液晶LCD1602 顯示電路的輸出功率。本文主要分六大部分：引言、總體方案、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析。引言，首先對(duì)課題研究背景和所涉及的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了介紹；第一章對(duì)系統(tǒng)所要完成的功能和可擴(kuò)展的功能進(jìn)行描述，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案主要參數(shù)計(jì)算，第二章對(duì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和各部分組成作了簡(jiǎn)要的介紹和講解；第四章是硬件部分，主要介紹了STC12C5A60S2單片機(jī)簡(jiǎn)介和供電模塊、預(yù)穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓模塊、漏電保護(hù)模塊液晶顯示模塊。第四章是顯示功率、輸入電壓模塊，這部分重點(diǎn)介紹了主程序的流程框圖及各個(gè)子程序的流程框圖。第五章是仿真的截圖。最后對(duì)整篇文章進(jìn)行了總結(jié)。1.2 關(guān)于直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的設(shè)備，常見的直流穩(wěn)壓電源，大都采用串聯(lián)式反饋式穩(wěn)壓原理，通過調(diào)整輸出端取樣電阻支路中的電位器來調(diào)整輸出電壓。由于電位器阻值變化的非線性和調(diào)整范圍窄，使普通直流穩(wěn)壓電源難以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的精確調(diào)整。穩(wěn)壓電源是各種電子電路、電子設(shè)備所必不可少的動(dòng)力來源，對(duì)于整個(gè)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(hù)裝置是基于升降壓電路和LDO低壓差穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)的線性直流穩(wěn)壓電源。該控制器由兩個(gè)獨(dú)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(diǎn)，在便攜式電子產(chǎn)品的低耗電源系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。完善開關(guān)電源的直流穩(wěn)壓電源應(yīng)具有漏電保護(hù)裝置，漏電動(dòng)作電流30mA的漏電保護(hù)裝置，作為防止人體直接或間接保護(hù)。2 總體方案直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)由三部分構(gòu)成。TPS7A4501穩(wěn)壓芯片主輸出降壓部分，LM338做輔助降壓輸出。STC12C5A60S2做控制系統(tǒng)，同時(shí)兼顧1602液晶的顯示。當(dāng)輸入電壓在5.5-9.6V變化上升時(shí)，電源直接送給TPS7A4501，做降壓輸出。當(dāng)電源輸入超過9.6V時(shí)，電源電壓經(jīng)過LM338做一級(jí)降壓至7.6V，然后將降壓后的7.6V送給TPS7A4501，二級(jí)降壓輸出到5V，1A。同時(shí)系統(tǒng)輸出地串聯(lián)5毫歐的康銅絲，做電流檢測(cè)，將檢測(cè)后的電路用LM324轉(zhuǎn)換為電壓送STC12C5A60S2的A/D（P10口）端來實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)1。另設(shè)單片機(jī)的P12為A/D轉(zhuǎn)換口來測(cè)量輸出電壓，在用單片機(jī)處理后將輸出功率顯示在液晶屏上。在漏電保護(hù)裝置中，檢測(cè)漏電流是通過檢測(cè)輸出+5V線和輸出地線之間的電流差來實(shí)現(xiàn)的。A61S2做AD檢測(cè)。片機(jī)求差后，檢測(cè)到漏電流大于等于30ma時(shí)，控制繼電器吸合，斷開負(fù)載。漏電保護(hù)裝置上的1602用于時(shí)刻檢測(cè)負(fù)載電流和漏電流。整個(gè)直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊、直流輸入供電模塊（供電模塊、預(yù)穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)壓模塊）、漏電保護(hù)裝置模塊、顯示模塊構(gòu)成。此裝置主要是為了能檢測(cè)出瞬間電流的大小，能適用于供電站，用來檢測(cè)供電區(qū)域瞬間電流的大小，如果過大，就直接斷開，能保護(hù)送電裝置.ADC0804康銅絲1602顯示保護(hù)電路與報(bào)警系統(tǒng)單片機(jī)提示與斷電鍵盤控制圖1 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖如上圖所示。其中主控部分由STC12C5A60S2及相關(guān)電路組成，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心。電源部分由及相關(guān)電路組成，為整個(gè)系統(tǒng)正常穩(wěn)定地工作提供穩(wěn)定的電壓。電壓檢測(cè)和引腳判定有康銅絲和ADC0804組成，完成AD采樣和芯片引腳個(gè)數(shù)的判定。待測(cè)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。2.1 穩(wěn)壓模塊方案一：圖2 穩(wěn)壓模塊方案一設(shè)計(jì)圖 如圖2所示，直接用TPS7A451進(jìn)行穩(wěn)壓作為系統(tǒng)的電源。但在實(shí)際應(yīng)用中TPS7A451的輸入電壓只能達(dá)到20V，而題目要求最高電壓為25V。只能舍棄該方案2。方案二：繼電器輸出5V電壓LM338TPS7A4515.525V輸入單片機(jī)繼電器供電繼電器控制端輸入電壓檢測(cè)LM338供電輸入電壓9V時(shí)斷開7.6V電壓輸出圖3 穩(wěn)壓模塊方案二設(shè)計(jì)圖如圖3所示，當(dāng)輸入電壓小于9V是繼電器不工作，LM338被短路；當(dāng)輸入電壓大于9V時(shí)繼電器工作TPS7A451由LM338供電，繼電器工作TPS7A451的工作電壓由LM338供電。 2.2 電流檢測(cè)模塊方案一：在電源輸出端串聯(lián)一個(gè)康銅絲，采集康銅絲兩端的電壓送給51的A/D端，然后再利用軟件處理求出輸出電流。利用LM324 和P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管IRF9640設(shè)計(jì)的線性直流電源，輸出電流大，能滿足額定輸出電流為1A的直流穩(wěn)壓電源，其外圍元器件較少，但是，精度不高，需要為電路外加一個(gè)電源，或者可以用一個(gè)穩(wěn)壓管來代替電源，但就不能精確的達(dá)到5V，那么對(duì)后面的輸出電壓就會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)，紋波系數(shù)較大，可能對(duì)直流穩(wěn)壓電路產(chǎn)生不良影響，不能達(dá)到題目要求。如圖4所示。 康銅絲32184U1:ALM358-+R110kR2500k51AD采樣圖4 電流檢測(cè)模塊方案一設(shè)計(jì)圖方案二： 在電源輸出端串聯(lián)一個(gè)康銅絲，采集康銅絲 兩端的電壓送給LM324的正向輸入和反向輸入端進(jìn)行差分放大。然后將差分放大后的電壓送給12C5A60S2的A/D端，最后再利用軟件處理求出輸出電流。方案三： 圖5 電流檢測(cè)模塊方案二設(shè)計(jì)圖如圖5所示，MAX4372能直接測(cè)出電阻R兩端的電壓并擴(kuò)大50倍。利用上面的測(cè)出康銅絲兩端的電壓，然后將MAX4372輸出端接51的A/D端，最后再利用軟件處理求出輸出電流3。方案選擇：由于51的A/D是10位A/D分辨率達(dá)不到要求舍棄方案一；方案二利用差分放大，彌補(bǔ)了51A/D分辨率不足的問題，并且輸出較為穩(wěn)定；方案三MAX4372的輸出漂移較大，不穩(wěn)定。通過比較分析最終選擇方案二作電流檢測(cè)模快。2.3 漏電保護(hù)模塊方案一： 圖6 漏電保護(hù)模塊方案一設(shè)計(jì)圖 如圖6所示，通過差分放大來測(cè)量R7兩端的電壓，當(dāng)輸入電流增大時(shí)R7兩端的電勢(shì)差增大，U1B的輸出電壓增大及比較器U2A的同向端電勢(shì)升高，當(dāng)同相端電勢(shì)高于反向端電勢(shì)時(shí)U2A三極管導(dǎo)通、繼電器工作，輸入與輸出斷開并維持處于導(dǎo)通狀態(tài)4。排除電路故障后按開關(guān)S使三管的基極接地，三極管截止，繼電器停止工作，輸入與輸出聯(lián)通，電路正常工作。方案二：當(dāng)漏電保護(hù)裝置動(dòng)作后，RL端電壓為0V并保持自鎖。當(dāng)漏電保護(hù)裝置沒有動(dòng)作時(shí)R1電阻上的分壓為0.4V，從而達(dá)到了為保護(hù)狀態(tài)時(shí)輸出電壓Uo4.6V。圖7 漏電保護(hù)模塊方案二設(shè)計(jì)圖用兩個(gè)電流檢測(cè)電路分別檢測(cè)漏電保護(hù)器的輸入和輸出電流，當(dāng)輸入電流與輸出電流的差值等于30mA時(shí)，通過軟件將三極管的基極至高，三極管導(dǎo)通，繼電器工作，輸入與輸出斷開從而實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)功能。排除電路故障后按下開關(guān)S，再由軟件將三極管的基極置低，輸入與輸出連通，電路正常工作。方案選擇：方案一只有在負(fù)載電阻為20的前提下才能實(shí)現(xiàn)30mA漏電保護(hù)，試題給的是一個(gè)可調(diào)電阻，故有點(diǎn)不符題意。最終舍棄方案一，選擇方案二。3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單片機(jī)輸入電壓檢測(cè)輸出電壓檢測(cè)電源控制模塊1602液晶顯示輸入電壓和輸出功率輸出電流檢測(cè)3.1 穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖8 穩(wěn)壓電源框圖整個(gè)直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊、直流輸入供電模塊（供電模塊、預(yù)穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)壓模塊）、漏電保護(hù)裝置模塊、顯示模塊構(gòu)成。此裝置主要是為了能檢測(cè)出瞬間電流的大小，能適用于供電站，用來檢測(cè)供電區(qū)域瞬間電流的大小，如果過大，就直接斷開，能保護(hù)送電裝置5。3.1.1 預(yù)穩(wěn)壓模塊圖9 預(yù)穩(wěn)壓模塊圖如圖9所示。直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，只要是為了滿足題中的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率10V？IoutIomax？是否是否圖18 穩(wěn)壓主電路程序流程圖系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分十分簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)思路見流程圖。主程序每隔0.5秒一個(gè)循環(huán)，由定時(shí)器0實(shí)現(xiàn)定時(shí)，也就是說每隔0.5秒刷新一次顯示數(shù)據(jù)。在每個(gè)循環(huán)中先選擇電子開關(guān)地址000的輸出電流Io通道進(jìn)行采樣與AD轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行軟件濾波（中位值平均濾波）和補(bǔ)償，接下來選擇電子開關(guān)地址001的輸出電壓Vo通道進(jìn)行采用與AD轉(zhuǎn)換，同樣進(jìn)行軟件濾波和補(bǔ)償，然后進(jìn)行功率計(jì)算。通過對(duì)輸出電壓、電流和功率的數(shù)值轉(zhuǎn)換之后送LCD顯示另外，系統(tǒng)實(shí)時(shí)通過電壓采樣，監(jiān)控模擬漏電支路的的動(dòng)作電流，當(dāng)電流達(dá)到30mA 時(shí)，系統(tǒng)停止PWM 信號(hào)，進(jìn)入自鎖狀態(tài)。當(dāng)按下恢復(fù)按鍵 K 時(shí)，系統(tǒng)重新初始化并進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。5.2 漏電保護(hù)裝置程序設(shè)計(jì)漏電保護(hù)裝置主要有三個(gè)基本組成部分，即信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)題目要求，要實(shí)現(xiàn)漏電電流的檢測(cè)，必須檢測(cè)電源正極線路上的電流和電源負(fù)極線路上的電流，計(jì)算兩個(gè)電流的差值，即為漏電電流。因此在該保護(hù)裝置的電源正極線路上和負(fù)極線路上分別串聯(lián)0.1電阻，用作兩個(gè)線路上的電流測(cè)量。將信號(hào)采樣后分別送到差分放大電路和同相放大電路進(jìn)行放大，然后送單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后計(jì)算出實(shí)時(shí)電路漏電流，和設(shè)定好的保護(hù)閾值比較，超差則控制繼電器切斷電源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。漏電保護(hù)主程序流程圖如圖19所示。 MCU初始化監(jiān)控高壓側(cè)和低壓側(cè)電流 得到漏電流Ip輸出電流Io是繼電器斷開，報(bào)警Ip30ma？解除報(bào)警？否否繼電器閉合是1602輸出顯示功率圖19 漏電保護(hù)主程序流程圖我們?cè)谠O(shè)計(jì)漏電保護(hù)裝置模塊時(shí)，先是用高電壓端和低電壓端兩端測(cè)量電流的方式。當(dāng)高端電流值大于低端電流值時(shí)，那么就證明此時(shí)電路存在漏電電流。就直接檢測(cè)出來了電路中是否存在漏電流的要求，然后在精確測(cè)得高端與低端的電流差，就可以精確直接的控制漏電保護(hù)系統(tǒng)的作用點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)的電路十分的簡(jiǎn)單就完成了題中漏電保護(hù)裝置的要求，在漏電保護(hù)裝置的后端采用了一個(gè)INA194做為電流取樣，因?yàn)镮NA194芯片的精度高，不容易發(fā)熱，設(shè)計(jì)的電路其特點(diǎn)是取樣精度高，電路簡(jiǎn)單易用，體積小巧，完全能滿足本題要求。在實(shí)際測(cè)量的過程中，漏電電流的精度在1mA內(nèi)11。當(dāng)漏電電流差大于30mA時(shí)，繼電器K1開始工作，K1繼電器的觸頭自動(dòng)斷開，同時(shí)完成自鎖，需要人為的按一下K1繼電器，恢復(fù)到正常工作的狀態(tài)，在進(jìn)行之后的實(shí)驗(yàn)。6 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析6.1 系統(tǒng)調(diào)試在Keil軟件中編寫原程序代碼，對(duì)代碼進(jìn)行格式語法調(diào)試，糾正其錯(cuò)誤的代碼和格式。應(yīng)用單片機(jī)仿真軟件仿真部分電路12，此電路包括，顯示屏LCD12864 、A/D轉(zhuǎn)化模塊，采樣模塊。在調(diào)試階段中穩(wěn)壓電源5.5-25V輸入時(shí)，能很準(zhǔn)確的穩(wěn)定的輸出5V，1A的電流，都小于0.5%電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。把原程序代碼裝載到單片機(jī)仿真軟件中，并且運(yùn)行該程序，使得LCD12864能正常啟動(dòng)，通過電壓和電流的反饋值，成功的顯示了功率的大小，以及輸入電壓的大小，漏電流的大小。（1）在不通電的情況下，按照設(shè)計(jì)電路接線圖檢查已安裝好的電路，把安裝好的電路按電路圖一一對(duì)照檢查連線是否出現(xiàn)錯(cuò)誤；（2）檢查連線完畢后，檢查電源是否正常、地線接好沒、元器件接線端之間是否短路，有無連接不良狀況，有無錯(cuò)接、反接，芯片是否安裝錯(cuò)誤在二極管及電解電容的引線端之間；（3）在電路中接入經(jīng)過準(zhǔn)確測(cè)量的電源電壓，先用LED燈代替風(fēng)機(jī)，觀察有無如冒煙、異味等異?，F(xiàn)象，觸摸器件有無過熱，電源是否短路等，如有異常現(xiàn)象立即切斷電源，排除故障后通電13；（4）在硬件調(diào)試測(cè)試中，測(cè)量輸出電壓的大小是最主要的，精準(zhǔn)度是否達(dá)到了題中的要求，當(dāng)輸入電壓穩(wěn)定在7V時(shí)，在把電流從1A降到0.01A，看電阻調(diào)整率是否能滿足在1%。當(dāng)輸入電壓在5.525V變化時(shí)，輸入電壓的調(diào)整率能否也滿足1%。6.2 調(diào)試結(jié)果通過我的認(rèn)真調(diào)試和老師的指導(dǎo)，最后能正常的把功率的大小顯示出來，輸入電壓的大小，漏電流的大小，利用VICTOR 88E三位半數(shù)字式萬用表測(cè)試在輸入電壓在5.5V25V變化時(shí)，輸出電壓在帶載時(shí)間電壓大小14。6.2.1 輸出電壓測(cè)試測(cè)試的條件：利用VICTOR 88E三位半數(shù)字式萬用表，對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行檢測(cè)，主要是檢測(cè)低差直流穩(wěn)壓電源的輸出端，負(fù)載為RL=5，直流輸入電壓在5.5V7V及7V 25V變化，輸出電壓的大小。如表1所示。表1 輸入/輸出電壓 對(duì)比應(yīng)表輸入電壓輸出電壓5.434.9635.54.98765.0006.55.01175.01295.016115.016135.016155.016175.016195.016215.017235.0176.2.2 負(fù)載調(diào)整率穩(wěn)壓電源在5.5-25V輸入時(shí)，能很穩(wěn)的輸出5V，1A的電流，電壓調(diào)整率和電阻調(diào)整率小于0.5%。穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率測(cè)試記錄表（測(cè)試儀器：VICTOR 88E三位半數(shù)字式萬用表）輸入電壓7V時(shí)，穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率測(cè)試記錄表如表2所示。表2 穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率測(cè)試記錄表負(fù)載（R）單位：歐姆00.98K506.799.5449.6740.6629.6710.014.98輸出電壓（Uo）單位：伏5.005.005.015.015.005.005.005.004.99由表2可知，負(fù)載調(diào)整率：（|4.99-5.00|）/5.00=0.2%1%，當(dāng)1A、負(fù)載為5歐時(shí)，輸出的電壓為4.98V，當(dāng)電流為0.01A、負(fù)載為500歐時(shí)，輸出電壓5V。 Sl=0.02/5*100%=0.4%同時(shí)，然后在不接負(fù)載的情況下，可測(cè)得5.01V的輸出電壓。結(jié)論：負(fù)載調(diào)整率也同樣完全滿足題中要求的Sl1%。6.2.3 電壓調(diào)整率穩(wěn)壓電源電壓調(diào)整率測(cè)試表（測(cè)試儀器：VICTOR 88E三位半數(shù)字式萬用表），如表3所示。表3 穩(wěn)壓電源電壓調(diào)整率測(cè)試表輸入電壓，單位（伏）5.516.527.038.0512.0115.0318.0722.0125.07輸出電壓，單位（伏）5.005.015.005.005.005.015.005.005.01由表3可知，電壓調(diào)整率：（|5.01-5.00|）/5.00=0.2%1%6.2.3 漏電保護(hù)動(dòng)作電流測(cè)試漏電保護(hù)裝置測(cè)試表（測(cè)試儀器：VICTOR 88E三位半數(shù)字式萬用表）如表4所示。表4 漏電保護(hù)裝置測(cè)試表負(fù)載（20歐姆）漏電流關(guān)斷點(diǎn)單位：mA291529.7329.5530.0130.1530.0029.530.04由表4可知，動(dòng)作電流的最大絕對(duì)誤差為：0.5/30=1.6%5%備注：漏電流關(guān)斷點(diǎn)檢測(cè)采取調(diào)節(jié)多圈精密滑變，逐次從零升高輸出電流的方法。6.3 其他發(fā)揮部分測(cè)試6.3.1 漏電及保護(hù)測(cè)試按要求連接電路，lcd12864能同步顯示漏電流大小、輸出功率大小、輸入電壓的大小，當(dāng)漏電到達(dá)30MA時(shí)，繼電器啟動(dòng)保護(hù)并進(jìn)行自鎖，此時(shí)電路中的輸出電壓0V，漏極電路已經(jīng)停止工作了，同時(shí)，在電源的部分，沒有了負(fù)載，輸出電壓實(shí)測(cè)均在4.866V以上，達(dá)到了發(fā)揮部分要求的4.6V 。6.3.2 30MA電流誤差因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)電路中用的INA194芯片，電流的誤差小于1MA，所以在實(shí)際測(cè)量的30MA電流誤差絕對(duì)值1MA，Si=3.3%，滿足了發(fā)揮部分要求的5%6.3.3 保護(hù)裝置的接入功耗本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用取樣電阻測(cè)電流，求漏電流差值的方式測(cè)量漏電流，取樣電阻為0.01和0.02歐的康銅絲電阻，并采用小于10MA的微型繼電器動(dòng)作，以保證消耗很小的功耗，經(jīng)實(shí)際測(cè)量輸出電壓在4.866V以上，能反映出此保護(hù)裝置的接入功耗非常小15。（1）從測(cè)試結(jié)果可以得出，當(dāng)輸入的電壓為5.43V時(shí)，就已經(jīng)能達(dá)到題中所要求的電壓5V，完全超出了題中要求的5.5V輸入電壓范圍。所以我們是超額的完成了要求。（2）由單片機(jī)STC12C5A60S2控制的lcd12864，除了顯示題中所要求的輸出功率大小的顯示，還可以顯示輸入電壓、及輸出電流大小。比題中所要求的只顯示功率的大小，多出來了幾項(xiàng)。在這個(gè)直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的系統(tǒng)中使用了STC12C5A60S2單片機(jī)，因?yàn)榇藛纹瑱C(jī)自帶了A/D、D/A、PWM、PID等功能軟件，不需要在另外去設(shè)計(jì)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換的電路，減小了工作量。然后利用了P溝道IRF9640的場(chǎng)效應(yīng)管，因?yàn)镻溝道的場(chǎng)效應(yīng)管能在低壓差的情況下進(jìn)行工作，設(shè)計(jì)了一個(gè)預(yù)穩(wěn)壓電路和穩(wěn)壓電路，這兩個(gè)電路構(gòu)成了直流穩(wěn)壓電源模塊，在精度方面完全滿足要求，又利用一個(gè)繼電器設(shè)計(jì)了一個(gè)漏電流檢測(cè)裝置，正好滿足了此題的要求。根據(jù)前面所測(cè)得的數(shù)據(jù)可以得出，本設(shè)計(jì)是完全的滿足此題的要求，在一些地方還比題中所要求的精度更加的高。結(jié)束語設(shè)計(jì)低差直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的系統(tǒng)中應(yīng)用了STC12C5A60S2的單片機(jī)，因?yàn)榇藛纹瑱C(jī)自帶了A/D、PWM、PID等軟件，另外麻煩的去設(shè)計(jì)應(yīng)用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換的電路是多余的，這樣子減小了多余的工作量。然后利用了P溝道IRF9640的場(chǎng)效應(yīng)管，因?yàn)镻溝道的場(chǎng)效應(yīng)管能在低壓差的情況下進(jìn)行工作，同時(shí)在另外設(shè)計(jì)了一個(gè)預(yù)穩(wěn)壓電路和穩(wěn)壓電路，這兩個(gè)電路構(gòu)成了低差直流穩(wěn)壓電源模塊，如果在精度方面完全滿足要求的話，又利用一個(gè)繼電器設(shè)計(jì)了一個(gè)漏電流檢測(cè)裝置，正好可以完成此次的設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能齊全，性能穩(wěn)定，系統(tǒng)輸出電壓5V；電壓調(diào)整率0.2%；輸入電壓5.5V7V時(shí)，輸出電壓4.97A；負(fù)載調(diào)整率0.4%；漏電電路及漏電保護(hù)電路發(fā)揮正常且滿足設(shè)計(jì)要求；漏電保護(hù)裝置接入功耗小。系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為主控電路.采用LM2599 DC-DC升壓電路和多LM2940穩(wěn)壓,采集接負(fù)載電壓、電流,通過單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,用LCD12864顯示所測(cè)數(shù)值.系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源電路、開關(guān)切換電路、漏電流保護(hù)電路、主控電路、顯示電路構(gòu)成。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求輸出電壓、電流；電壓調(diào)整率??；負(fù)載調(diào)整率?。粚?shí)時(shí)顯示所測(cè)數(shù)值;漏電保護(hù)裝置動(dòng)作電路誤差絕對(duì)值小、接入功耗小. 這次設(shè)計(jì)雖然完成了，但是在設(shè)計(jì)的過程中還有許許多多的有待完善和繼續(xù)探索的地方，比如送電保護(hù)功能、報(bào)警等功能，都可以在一定的基礎(chǔ)之上在開發(fā)出更好的更完善的低差穩(wěn)壓電源和漏電保護(hù)裝置。參考文獻(xiàn)1 秦龍編.STC12C5A60S2單片機(jī)常用模塊與綜合系統(tǒng)實(shí)例精講J.電子工業(yè)出版社， 2009.7:2-142 韋建英，徐安靜.模擬電子技術(shù)M.華中科技大學(xué)出版社，2010.8：22-1023 黃根春，周立青，張望先.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽教程-基于TI器件設(shè)計(jì)方法M.電子工業(yè)出 版社,2011.4:11-454 朱清慧，張鳳蕊，翟天嵩，王志奎. 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STM32F10xx CDEDatasheet (EN)J,2008：73-13415 高有堂電子電路設(shè)計(jì)制板與仿真PROTEL DXPM鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2005.5：43-189.附錄1程序#include12C5A60S2.h#includecommon.h#includeUART.h#includeTimer.h#includeAD.h#include1602.h#define JDQ_ONP1 &= (12)#define JDQ_OFF P1 |= 12extern U8 command;/串口空閑標(biāo)志volatile U8 flag=0;/定時(shí)器測(cè)試標(biāo)志位float xdata dlxs_h=1;D_I_h=0;/高壓側(cè)電流采樣轉(zhuǎn)換比，電流零偏float xdata dlxs_l=1;D_I_l=0;/低壓側(cè)電流采樣轉(zhuǎn)換比, 電流零偏float xdata I,I_h,I_l,I_lou;/輸出電流 高壓側(cè)電流 低壓側(cè)電流 漏電流float xdata I_h_Buf40;/滑動(dòng)濾波緩存float xdata I_l_Buf40;float xdata I_lou_Buf40;/*高壓側(cè)電流滑動(dòng)濾波程序*/float I_h_Roll(float dat,U8 L)U8 i=0; float aver=0; for(i=0;iL-1;i+) I_h_Bufi = I_h_Bufi+1; I_h_BufL = dat; for(i=0;iL;i+) aver += I_h_Bufi; aver = aver/L; return aver;/*低壓側(cè)滑動(dòng)濾波程序*/float I_l_Roll(float dat,U8 L)U8 i=0; float aver=0; for(i=0;iL-1;i+) I_l_Bufi = I_l_Bufi+1; I_l_BufL = dat; for(i=0;iL;i+) aver += I_l_Bufi; aver = aver/L; return aver;/*漏電流電流滑動(dòng)濾波程序*/float I_lou_Roll(float dat,U8 L)U8 i=0; float aver=0; for(i=0;iL-1;i+) I_lou_Bufi = I_lou_Bufi+1; I_lou_BufL = dat; for(i=0;iL;i+) aver += I_lou_Bufi; aver = aver/L; return aver;void main()/各個(gè)模塊初始化timer_init(timer0,1000);/1ms中斷ADC_init(AD0);ADC_init(AD1);Lcd1602_Init();P0M1 = 0x00;P0M0 = 0xff;/繼電器推挽輸出/P1M1 = 0x00;/P1M0 |= 12;/JDQ_ON