過壓過流保護(hù)直流電源課程設(shè)計(jì)

1、學(xué)院姓名班級學(xué)號設(shè)計(jì)題目指導(dǎo)老師2011年月日目錄一 題目3二 任務(wù)3三 要求3四 設(shè)計(jì)摘要及整體方框圖3五 單元單路設(shè)計(jì)及原理分析4六 整體電路原理圖8七 原件表9八 PCB板制作9九 焊接與調(diào)試10十 體會11一、題目：過流過壓保護(hù)直流電源二、任務(wù)：設(shè)計(jì)一直流電源，重點(diǎn)是過流保護(hù)。三、要求：電源輸出直流電壓15-17V，額定輸出電流300mA，設(shè)計(jì)保護(hù)電流300mA，即當(dāng)電源輸出電流超過300mA時(shí)，保護(hù)電路動作，斷開電源與負(fù)載的連接。四、設(shè)計(jì)摘要及整個(gè)方框圖設(shè)計(jì)摘要：過壓過流保護(hù)的方法主要是要這些措施：A. 熔斷器保護(hù)，即通常用的保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)管，它是一種過流保護(hù)器件，將它串聯(lián)在電源電路中

2、，一旦當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)故障而使電源供電電流突然增大時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷，截?cái)嚯娫磁c負(fù)載的通路，達(dá)到保護(hù)電源和負(fù)載本身的目的。B. 自恢復(fù)保險(xiǎn)保護(hù)，實(shí)際就是一種熱敏電阻保護(hù)，它也是串接在電源電路中，是一種過流保護(hù)方法。C. 以繼電器為主要器件的電子保護(hù)電路，繼電器主開關(guān)接在電源主電路中，讓控制電路控制繼電器線圈而控制及電氣主開關(guān)的通斷。D. 以電源調(diào)整管為主要的電子保護(hù)電路，本項(xiàng)目所要介紹和實(shí)踐的電路就是一個(gè)這樣的保護(hù)電路，主要方法是讓一個(gè)控制電路控制電源調(diào)整管的通斷。E. 這種電路反應(yīng)快，動作值界限確定，具有自恢復(fù)功能，是一種較理想的電源保護(hù)電路，缺點(diǎn)是電路相對復(fù)雜，成本高。整個(gè)方框圖：二極管整流電容過濾

3、變壓器降壓保護(hù)電路調(diào)整三極管五、單元單路設(shè)計(jì)及原理分析降壓，整流，濾波電路整流濾波輸出電壓為16V左右，降壓變壓器次級電壓的選擇，因?yàn)檎鳛V波輸出電壓的最大值等于變壓器次級電壓的倍，所以可考慮選擇變壓器次級電壓為12V，這樣，整流濾波輸出電壓的最大值等于17V。變壓器的功率選擇，因?yàn)殡娐份敵鲱~定電流300mA，所以電路輸出額定功率為17V*300mA=5W，所以變壓器功率為67W就可以了。整流二極管的耐壓要求：高于17V。整流二極管的平均整流電流要求：大于300mA。這樣，整流二極管采用常用的整流二極管IN4001（耐壓而100V，電流1A）就足夠達(dá)到要求了。濾波電容的耐壓要求：高于17V。濾

4、波電容的容量要求：C（35）T/2/R,其中T為220V交流電周期為秒，R為整流濾波電路負(fù)載電阻（可這樣確定最小輸出電壓閉上最大輸出電流15V/300mA=50），C（600uF1000uF），取C為1000uF/25V。保護(hù)電路上圖所示為NE555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，“2”“6”接一起通過電阻接電源VCC，通過電容器接地GND，電路剛接上電源時(shí)，電容C4無充電電荷，“2”“6”為低電平，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸出高電平，泄流管T截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流而截止，這時(shí)電源通過R6對電容C4充電，“2”“6”電位升高，當(dāng)電位升高到（2/3）VCC

5、時(shí)，比較器C1輸出低電平，與非門G1輸出高電平，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通。電源向負(fù)載供電。這就是電路其實(shí)工作過程，時(shí)間有電阻R6和電容C4決定。大約為R6*C4。電路在正常工作條件下（無過流），檢測電阻R5上電壓較小，三極管Q2截止，555維持工作狀態(tài)不變，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通。電源向負(fù)載供電。如果電路輸出電流過大，這個(gè)電流通過R5，在R5上產(chǎn)生較大的電壓，使Q2導(dǎo)通，電容C4通過Q2快速放電，使“2”“6”電位快速下降低于（1/3）VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸出高電平，泄流管T截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流而截止，斷開電源與負(fù)

6、載的連接，起到保護(hù)電路和負(fù)載的目的。電路保護(hù)后，輸出電流為0，Q2又截止，C4再次充電，當(dāng)充電使得“2”“6”電位升高到（2/3）VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，與非門G1輸出高電平，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電。但只要故障沒有排除，電源又立即進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)電路出于保護(hù)狀態(tài)時(shí)，與非門G1輸出低電平，非門G3輸出高電平，發(fā)光二極管D1亮，表示電路處于保狀態(tài)。各元件參數(shù)的計(jì)算：555的工作電壓不能大于16V，不能直接將整流濾波后電壓（最大為17V）加到555上，串聯(lián)一個(gè)紅色發(fā)光二極管降壓，降壓后最大為。555輸出高電平電壓約為14V，設(shè)計(jì)D1電流為4mA，則R1=（14），取R1

7、=3K。R6和C4的計(jì)算，設(shè)計(jì)保護(hù)電路時(shí)間為秒，則根據(jù)T=1.1R6*C4，可取C4=47uF，R6=10K。設(shè)Q2導(dǎo)通電壓為，則?！?”為低電平時(shí)，Q1要飽和導(dǎo)通，因?yàn)楫?dāng)“7”為低電平時(shí)電阻R3上的電流近似為17/R3，這個(gè)電流設(shè)多大合適？這要考慮調(diào)整管的電流放大系數(shù)，小功率管9012的50，而調(diào)整管最大輸出電流為300mA，因此，調(diào)整管基極電流值要大于6mA，調(diào)整管就處于飽和狀態(tài)，可取R3=2K。R2的估算：當(dāng)取R3為2K時(shí)，R3電流為，是基極電流與R2電流之和，因此R2電流必須小于，取R2=10K可行。Q1主要考慮的是最大輸出電流，因最輸出電流為300mA，而9012的電流可達(dá)到500mA。R4取幾十歐姆都可以。R7是在帶負(fù)載開機(jī)時(shí)，且負(fù)載較重時(shí)開啟電源，此時(shí)由于開機(jī)時(shí)濾波電容的充電以及負(fù)載電流的共同影響，電路可能啟動不了，有了R7提供通路，電路可以啟動。S是啟動按鍵，在帶負(fù)載開機(jī)時(shí)，且負(fù)載很重視開啟電源，此時(shí)由于開始時(shí)濾波電容的充電以及負(fù)載電流的共同影響，電路可能啟動不了，按下按鍵提供通路，電路可以啟動。六、整個(gè)電路原理圖七、元件表編號規(guī)格編號規(guī)格編號規(guī)格R1470Q19012D14001R210KS按鍵D24001R