直流稳压电源及漏电保护装置设计
2013年全国大学生电子设计大赛——直流稳压电源
2013年全国大学生电子设计大赛——直流稳压电源2013年全国大学生电子设计大赛论文【高职组】直流稳压电源及漏电保护装置设计报告2013年9月5日设计摘要：本作品是基于被广泛应用在小功率及各种电子设备领域的稳压电源而设计的具备漏电保护装置的线性直流稳压电源。
能够输出5V电压，输出电流为1A；附有30mA漏电保护装置，带自锁功能；能实时显示稳压电源的输出功率。
关键词：线性直流稳压电源，漏电保护，自锁Abstract：This work is regulated power supply what is widely used in the small powe r and a variety of electronic equipment based on the field and the design of the li near DC power leakage protection device.It can output voltage 5V and output cu rrent is 1A,It has a 30mA leakage protection device with self-locking function an d display real-time output power switching power supply.Key Word：The linear DC regulated power supply, Leakage protection, Self-locking1．设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标)1．1设计任务（见附录1）1．2技术指标（见附录1）1．3题目分析线性直流稳压电源电路是被广泛应用在小功率及各种电子设备领域，具有反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低的优点。
在本次设计中，要求在一定输入电压范围和输出负载的前提下，输出电压为5V，以确保电压调整率及负载调整率控制在1%以内；该电路还要求附带30mA的漏电保护装置，带自锁和按键恢复功能，并尽可能考虑漏电保护装置的接入功耗。
直流稳压电源及漏电保护系统设计
图 ２ 漏 电检 测 装 置 电 路
１ ． ３ 关 断 保 护 分 析
关 断保 护 如 图 ３所示 ， Ｒ１为检 测 电阻 ， 适 当调 整 电阻 Ｒ１ 的值， 当 电路 漏 电 电流为 ３ ０ ｍＡ 时 ， Ｒ １两端 电 压 差值 ， 经过 Ｌ Ｍ３ ５ ８两级 放大送 到 三极 管基 极 ， 使 三 极 管导 通嘲卵 。 ， 继 电器 Ｋ１吸合 ， 常 闭触 头 断开 ， 断 开 负 载供 电 ， 同时 常开 触头 闭合 形成 自锁 ． 当漏 电故 障排除后 ， 按 常 闭复位 按钮 Ｓ １ ， 电路恢 复到 初始状 态 ．
地 保护 装置 ， 当电路 或用 电设 备漏 电电流 大于装 置 的设定 值 ， 人或 动 物发 生触 电 时 ， 它 能迅 速切 断事 故 电源 ，
避 免事 故范 围的扩 大 ， 保 障人 身 和设备 的 安全 ． 本设 计采 用 简单 的控 制 电路 能 够实 现 空载 和 负 载过 重 时都 能
・
５ ２ ・
第 ２期
１ ． ２ 漏 电检 测 电 路
阮
莹， 程
聪： 直 流稳 压 电 源及 漏 电 保 护 系 统 设 计
漏 电保 护装 置要 求 当输入 电压 为 ５ Ｖ时， 输 出电压不 小 于 ４ ． ６ Ｖ， 漏 电检测 电阻 Ｒ１两端 电压 最大 为 Ｏ ． ４ Ｖ， 漏 电保护 电路 正 常工作 电流 为 ２ ５ ０ ｍＶ， 经 计算 得 出 Ｒ １电阻不得 大 于 １ ． ６ Ｑ， 因此 我们选 择 １ Ｑ 电阻作 为
圈 ３ 关 断保 护 电１ 稳 压 电 源 电路 测 试
电压调 整率 的测 试方 案 ： 负载 Ｒ为 固定 ５ Ｑ， 当输 入 电压在 ５ ． ５ ～２ ５ Ｖ变化时， 记 录测 量输 出电压 ， 观 察 结 果是 否在 ５ ±０ ． ０ ５ Ｖ 范 围内变 化 ， 计 算 电 压 调 整率 ， Ｓ ｕ —ｌ Ｕｏ ２ 一 Ｕｏ ｌ ｌ ／ Ｕｏ ２ ×１ ０ ０ （ Ｕｏ ｌ为输 入 电压 为
一种直流稳压源及漏电保护装置设计
一种直流稳压源及漏电保护装置设计【摘要】本文直流稳压源设计实现了较低的电压调整率和负载调整率，较大的输入电压范围（5.5V～25V）。
采用LM317一级稳压，LT1529可调输出二级稳压，通过控制继电器切换实现分级稳压，额定输出功率可达到1A。
功率测量使用采样电阻，其两端电压经差分运放AD623放大后进行单片机AD采样与功率转换、显示。
漏电保护电路的设计采用纯模拟方法，精密电阻分压后经AD623差分放大，接入LM311比较器，再接继电器自锁模，即可精确实现漏电保护功能，动作电流误差的绝对值小于1%，漏电保护电路功耗低于20mW。
【关键词】流稳压电源；漏电保护；LT1529；分级稳压1.引言随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。
直流稳压电路是后级的功能电路正常稳定工作的前提，一种宽输入电压范围、可调输出电压、低的电压调整率和负载调整率，安全可靠的直流稳压电源的设计至关重要。
本文设计了一种较低的电压调整率和负载调整率，较大的输入电压范围，输出电压可调，自带漏电保护装置的直流稳压电源，具有广泛的实用价值。
2.总体设计方案为了达到较低的电压调整率和负载调整率，本设计中前端稳压电路采用LT1529可调输出电压稳压芯片为主稳压芯片，该芯片额定输出电流最高可达3A，可接受最低输入电压5.5V，性能出色，在输入电压大于15V时，自动切换为两级稳压结构，避免LT1529输入电压过高。
本设计使用AD623差分仪表运算放大器对采样电阻上的压降进行放大，使用MSP430F149最小系统板来实现电压采集、功率计算，并使用1602显示功率和电流。
后级的漏电保护电路采用AD623差分仪表运算放大器对两个采样电阻上的电压进行差分放大实现漏电检测，使用LM311电压比较器控制继电器自锁电路控制输出电路通断。
电路由纯模拟元件构成，具有精度高功耗低的特点。
3.前端稳压电路设计3.1 前端稳压电路设计LT1529可调输出为3.3V～14V，额定输出电流最高达3A，但输入电压最大仅为+15V。
数控直流稳压电源与漏电保护设计方案及报告书
摘要本系统由串联反馈调整型稳压电源电路、单片机控制显示电路、DC/DC转换电路、AD采集电路及漏电保护报警电路组成。
系统采用MSP430单片机为核心，输出电压通过单片机内部AD、外部AD进行采集，然后将得到的数据送到Nokia5510液晶屏显示，当漏电电流值大于或等于30mA时，漏电保护装置动作，断开输出电压并声光报警；当漏电故障排除后，按下复位键即可恢复输出。
Nokia5510液晶屏可实时显示稳压电源输出电压、负载电流和输出功率。
系统可输出5±0.018V，具有纹波小，对称度好，精度高，稳定性高，实时显示电能，实用性强等优点。
一、系统方案论证与比较1．主控电路的比较与选择方案一:由51单片机构成的主控电路。
该方案成本较低，但运行速度慢，功耗比较高，抗干扰能力不强。
方案二:采用MSP430单片机构成的主控电路。
该方案MSP430功能强大，速度快，内部存储空间大，功耗较低且内部集成有高精度10的AD。
经比较分析，考虑到MSP430单片机功耗较低，且速度快，因此选择方案二。
2．运算放大器、电压比较器的比较与选择方案一：采用μA741来进行电压的变换。
该方案的μA741是高增益运算放大器，常应用于军事、工业和商业。
但其内部只有一个运算放大器，且外围电路相对较复杂。
方案二：采用LM358P来进行电压的变换，其内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。
该方案可在电源电压范围很宽的单电源使用，外围电路相对简单。
经比较分析，方案二外围电路简单，且有两个运放，故选用方案二。
3．显示电路的比较与选择方案一：采用LCD12864作为显示器件。
该方案的LCD12864显示效果好，但是其尺寸大、功耗高，价格也相对较高。
方案二：采用液晶Nokia5510作为显示器件。
该方案液晶5510尺寸小，功耗较低，价格便宜，可显示汉字、数字、字母等。
经比较分析，考虑到方案二价格便宜、功耗低，且能满足题目显示要求，故选取方案二。
直流稳压电源及漏电保护装置课程设计 精品
直流稳压电源及漏电保护装置课程设计河南农业大学201*年*月*日河南·郑州摘要本直流稳压电源及漏电保护装置分为变压、整流、滤波、稳压输出，功率测量，实时显示，漏电保护等部分构成。
变压整流用220V-30V变压器加二极管整流桥变压整流出。
由LM317及可变电阻实现可变电压输出。
稳压输出部分由LM2940CJ-5.0P芯片为主DC-DC稳压模块。
功率测量电路用已知电阻测电压，经AD0809芯片采样输入单片机进行分析，回显到LCD1602，实现功率实时显示。
漏电保护装置由单品单片机，ULN2003、继电器组成，首先霍尔电流传感器采样电路电流信号送至单片机，在电流值达到30mA阈值时有单片机通过ULN2003驱动继电器，形成断路以保护电路及人身安全。
排除危险后，按下继电器复位开关电路正常工作。
关键芯片：LM317 AD809 LCD1602 ULN2003 MCU LM2940 DC-DC稳压目录1系统方案 (1)1.1整流模块的论证与选择 (1)1.2滤波电路的论证与选择 (2)1.3DC-DC稳压模块的论证与选择 (3)1.4模数转换的论证与选择 (4)1.5显示模块的论证与选择 (4)1.6控制模块的论证与选择 (5)2系统理论分析与计算 (6)2.1 稳压电源分析计算 (6)2.1.1 稳压芯片甄选 (6)2.1.2 有关参数的计算 (7)2.2 漏电检测分析计算 (8)2.2.1 漏电检测分析 (8)2.2.2 漏电检测计算 (9)2.3 关断保护分析计算 (9)2.3.1 关断保护分析 (9)2.3.2 关断保护计算 (9)3电路与程序设计 (9)3.1电路的设计 (9)3.1.1系统总体框图 (9)3.2程序的设计 (11)3.2.1程序流程图 (11)4测试方案与测试结果 (12)4.1调试的方法 (12)值4.2 测试条件与仪器 (12)4.3 测试结果及分析 (12)4.3.1测试结果(数据) (12)4.3.2测试分析与结论 (13)附录1：电路原理图 (14)附录2：源程序 (15)直流稳压电源及漏电保护装置1系统方案本系统所需要有整流模块、滤波模块，DC-DC稳压模块，模数转换模块、显示模块、控制模块、漏电保护模块、组成，下面分别论证这几个模块的选择。
直流稳压电源及漏电保护装置设计
直流稳压电源及漏电保护装置设计摘要本设计分为线性直流稳压电源和漏电保护装置两大部分，线性直流稳压电源为输出电压+5V，额定输出电流为1A的直流稳压源，当直流输入电压在7~25V 变化时，输出电压为5±0.05V，电压调整率Su≤1%；当直流电源稳定在7V，调整直流电流由1A到0.01A时负载调整率Sl≤1%，采用OP284运放组成反馈电路实时调节PMOS管源极和漏极间的导通压降，从而使输出电压维持稳定；功率测量与显示电路采用AT89S52单片机控制TLC1549AD转换器实时转换电源输出电压、电流和功率并用LCD12232进行实时显示。
动作电流为30mA漏电保护装置对整个电路进行实时漏电流保护。
关键字：线性直流稳压电源，OP284集成运放，AT89S52，漏电流保护装置目录1系统组成 (1)2系统方案的论证与选择 (1)3系统理论分析与设计 (4)3.1硬件电路的分析与设计 (2)3.1.1 主电路 (3)3.1.2 负反馈电路 (2)3.1.3输出电压电流检测放大电路 (2)3.1.4单片机控制电路 (2)3.1.5 漏电流保护装置电路 (3)3.2 软件设计 (4)4 测试方案与测试结果 (4)4.1 测试条件与仪器 (4)4.2 测试结果与分析 (4)4.2.1 测试结果（数据） (5)4.2.2 测试分析与结论 (6)1.系统组成本系统主要有线性直流稳压电源模块，电源输出电压、电流及功率检测显示模块和漏电保护装置模块，如下图1所示。
具体地说，线性直流稳压电源模块是输入直流电压5.5~25V，输出额定电压5V，在宽电压输入的情况以及负载变化的情况下，通过实时采样输出电压，与基准电压进行比较，得出误差，然后进行PI调节，最终去调节PMOS 管的压降，从而稳定输出电压。
电源输出电压、电流及功率检测显示模块是通过51单片机系统控制电子选择开关分别采样输出电压和电流，并控制AD转换器进行转换，经过处理后送液晶显示。
一种5V线性直流稳压电源及漏电保护系统设计
（ 五 ）可实时显示稳压 电源的输 出功率。 （ 六 ）具有漏 电保护功能。
三 、 系统 方 案 设 计
（ 一 ）系统 原 理框 图
本系统主要分为 ５ Ｖ线性直流稳压电源和漏电保护装置两个部分 ， 其 中Ｒ Ｌ为负载电阻 、Ｒ为漏 电电流调整电阻 、Ａ为漏电流显示电流表 、Ｓ 为转换开关 、Ｋ 为漏电保护 电路复位按钮 ，具体 电路原理框图如下图 １
采用检测采集电流的方法 ，通过测 电阻的电压计算出其动作 电流。当转
｛
１崇 轨 电 品 原 理 畦 倒
换开关 ｓ 接２ 端， 将Ｒ Ｌ 接到漏电保护装置的输出端 ，阻值 固定为 ２ Ｏ ｎ， 调节 Ｒ，将漏电动作电流设定为 ３ ０ ｍ Ａ。当漏电保护装置动作后 ，Ｒ Ｌ两 端电压为 ０ Ｖ并保持 自锁。 排除漏电故障后 ， 按下 Ｋ恢复输 出。 要求漏电
综合两个方案综合情况 ，本系统漏 电保护部分采用方案二。
二 、 系 统 设 计指 标
５ Ｖ线性直流稳压电源及漏 电保护系统的主要技术指标如下 ： （ 一 ）额定输 出电压为 ５ Ｖ，额定输 出电流为 ｌ Ａ。
（ 二 ）当负 载 Ｒ Ｌ阻 值 固定 为 ５ Ｑ 的前 提 下 ，直 流输 入 电压 在 ７ － ２ ５ Ｖ
方案 二 ：低压 差 线 性稳 压 器 Ｍｉ ｃ ５ １ ５ ８
功率显示电路部分主要 由键盘模块 、Ｌ Ｃ Ｄ显示模块 ，Ｓ Ｔ Ｃ １ ２ Ｃ ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２
单 片 机模 块 、电 源 指示 模 块 和 串 口通 信 等 构成 ，可 实 时 显示 稳 压 电源 的
采用低压差线性稳压器 Ｍｉ ｃ ５ １ ５ ８构成稳压 电路时， 由于 Ｍｉ ｃ ５ １ ５ ８内部
直流电源与漏电保护装置
2013年全国大学生电子设计竞赛直流稳压电源及漏电保护装置（L题）【专科组】2013年9月7日摘要本直流稳压电源及漏电保护装置由直流稳压模块TPS5450模块、负载电阻RL和漏电保护装置电路组成。
TPS5450电源模块主要任务是把输入5.5V-25V的电压稳定在5V±5%的输出范围内，使用拨动开关来选择电路，使之测算出电源输出功率，与电压调整率并使得电源调整率Su≤1%。
本设计采用TI公司MSP430F5438A单片机为控制核心，利用内部自带的12位A/D转换器进行基准电压检测再计算出功率，并显示在2.4寸液晶屏上，漏电保护部分通过采样比较放大触发可控硅来控制继电器动作，从而达到断开主电路进行保护。
当漏电流小于30ma时，按下复位键时候复位，继电器复位接通主电路。
关键词：MSP430F5438A,TPS5450，漏电保护，目录1系统方案 (1)1.1 主控模块的论证与选择 (1)1.2 电源稳压模块的论证与选择 (1)1.3显示模块的论证与选择 (2)2系统理论分析与计算 (2)2．1系统理论的分析 (2)2.1．1直流稳压电源分析 (2)2.1.2漏电检测电路分析 (2)2.1.3关断保护电路的分析 (3)2.2 系统理论的计算 (3)2.2.1漏电检测电路参数计算 (3)2.2.2关断保护电路参数计算 (3)3电路与程序设计 (3)3.1电路的设计 (3)3.1.1系统总体框图 (3)3.1.2 控制系统电路原理图 (5)3.1.3 TFT彩屏显示电路原理图 (6)3.1.4直流稳压电源电路原理图 (6)3.1.5功率测量电路原理图 (6)3.1.6漏电保护电路原理图 (7)3.2程序的设计 (8)3.2.1程序功能描述与设计思路 (8)3.2.2程序流程图 (9)4测试方案与测试结果 (9)4.1测试方案 (9)4.2 测试仪器 (10)4.3 测试结果及分析 (10)4.3.1测试结果 (10)4.3.2测试分析与结论 (11)附录1：电路原理图 (13)附录2：实物效果图 (14)附录3：PCB图 (15)附录4：源程序 (16)附录5：主要元器件清单 (62)直流稳压电源及漏电保护装置（L 题）【专科组】1系统方案本系统主要由MSP430F5438主控模块、电源稳压模块TPS5450模块、TFT彩屏显示模块、负载电阻模块和漏电保护模块，下面分别论证这几个模块的选择。
直流稳压电源及漏电保护装置(L题)资料
2013年全国大学生电子设计大赛直流稳压电源及漏电保护装置（L题）设计报告【高职高专组】2013年9月7日摘要本系统为基于串联线性稳压电路的稳压电源，主要由直流稳压电源，漏电保护装置，功率测量，A/D转换，STC90C51单片机控制系统，LCD1602显示等模块构成。
基于精确和稳定的电路设计，直流稳压电源的输入电压为直流5.5~25V，输出为直流5±0.05V，并能在漏电流为30mA时能实现漏电保护，同时系统通过测量电路和A/D转换模块将信号送单片机处理，并由LCD1602显示所测功率值。
系统输出电压精度和电压、负载调整率符合设计要求。
关键词：线性稳压直流稳压电源漏电保护A/D 功率测试目录1. 系统方案 (1)1.1.方案设计与论证 (1)1.1.1.稳压电源模块方案设计与论证 (1)1.1.2.漏电保护电路方案设计与论证 (2)1.1.3.AD转换模块方案设计与论证 (2)1.1.4.显示模块方案设计与论证 (2)1.2.系统总体方案 (2)2.理论分析与计算 (3)2.1.直流稳压电源电路分析和计算 (3)2.2.A/D选择的分析和计算 (3)3.电路设计图 (4)3.1.直流稳压电源电路原理图 (4)3.2 .漏电保护电路原理图 (4)3.3.控制和显示模块电路原理图 (5)3.4.系统原理图 (6)4.软件程序流程图 (6)4.1主程序流程图 (7)4.2.AD7888程序流程图 (7)4.3. LCD1602程序流程图 (6)5.系统测试方案与测试结果. (9)5.1.测试方法与测试设备 (9)5.1.1.测试方法 (9)5.1.2.测试设备 (9)5.2.测试数据 (9)5.3.数据分析与结论 (12)5.3.1.数据分析 (12)5.3.2.分析结论 (12)6.总结 (12)7.参考文献 (12)直流稳压电源及漏电保护装置（L 题）1. 系统方案1.1.方案设计与论证1.1.1.稳压电源模块方案设计与论证方案1：并联型稳压电路，如图1-1所示，R 为限流电阻，Dz 工作在反向击穿区。
直流稳压电源及漏电保护装置的设计与制作设计
四川托普信息技术职业学院毕业设计题目：直流稳压电源及漏电保护装置的设计与制作系部：电子与通信系专业：电子信息工程指导单位：电子与通信系四川托普信息技术职业学院专科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：直流稳压电源及漏电保护装置）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：杨志勇2013年9月10 日（学号）：1102010237直流稳压电源及漏电保护装置是由MSP430单片机、LCD12864液晶显示屏、直流供电模块、电压取样模块、预稳压模块、高精度低压差稳压源模块、漏电保护装置模块等等组成。
MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令。
MSP430单片机的功能是用来控制题中要求的功率测试及显示等功能，液晶显示屏采用LCD12864显示，直流供电模块和预稳压模块、高精度低压模块在一起构成了直流稳压电源，电压取样模块的作用是用来取样输出电压的大小，再把电压信号反馈回单片机，通过程序控制显示出功率的大小，漏电保护装置主要的作用是检测出漏电流的大小。
预稳压和稳压模块的亮点在于稳压部分采用了Ｐ沟道增强型场效应管IRF9640，而不是常用的N沟道场效应管，P沟道场效应管的内阻可降至５００毫欧以内，因此可以在极低的压差下正常工作。
从而可以完成输入为5.5V时，输出为5V的功能。
在稳压前级模块中，采用了预稳压电路，并实现了高电压与低电压的良好对接，同时能减轻了后级稳压电路的负担，保证了输出精度。
在取样电路中，采用了高精度基准电压源ＴＬ４３１，既保证了电路所要求的精准度又简化了电路。
关键字：ＭＳＰ４３０单片机、低压差线性稳压源、电压采样电路、显示模块、预稳压电路、漏电保护第一章引言 (1)1.1关于直流稳压电源及漏电保护装置 (1)第二章系统设计 (2)2.1系统结构模块 (2)2.2单片机模块 (2)2.3直流输入供电模块 (2)2.4漏电保护装置模块 (3)2.5方案选择 (3)第三章硬件设计 (4)3.1 MSP430单片机简介 (4)3.2 预稳压模块 (5)3.3 稳压模块 (6)3.4 漏电保护模块 (7)3.5 液晶显示模块 (8)3.6 系统功能综述 (8)第四章软件设计 (10)4.1 功率/电压/漏电流显示 (10)第五章 Proteus仿真及调试 (11)5.1关于Proteus (11)5.2仿真图设计 (12)5.3设计成品调试 (12)5.3.1 软件调试 (12)5.3.2 硬件调试 (13)5.3.3 调试结果 (13)5.3.3.1 输出电压测试 (13)5.3.3.2 电压调整率 (14)5.3.3.3 负载调整率 (14)5.3.4 其他发挥部分测试 (15)5.3.4.1 漏电及保护测试 (15)5.3.4.2 30MA电流误差 (15)5.3.4.3 保护装置的接入功耗 (15)5.3.4.4 其他测试 (15)第六章结论 (16)七参考文献 (17)致谢 (18)附录 (19)附录1 C语言程序 (19)附录2 PCB与原理图的设计 (25)2.1 LT1083正可调稳压器相关的设计 (25)2.2 漏电流保护装置电路图 (27)2.3 直流稳压电源模块电路图 (28)附录3 元器件清单 (28)第一章引言1.1关于直流稳压电源及漏电保护装置随着现代技术的发展,精确大动态范围的电源得到了广泛的应用，精密的的电源在科研和工作中是不可或缺的。
直流稳压电源及漏电保护装置设计与研究
直流稳压电源及漏电保护装置设计与研究摘要：本文主要研究了直流稳压电源及漏电保护装置的设计和实现。
首先介绍了直流稳压电源的基本原理和常见的电源型式，并结合实际应用场景，选择并分析了合适的电源型式，制定了设计方案。
其次，设计了漏电保护装置，分析了漏电保护原理，选择并配置了合适的保护元件，保证了电路的安全可靠性。
最后，进行了实际的电路搭建和实验验证，并对设计方案进行了调整完善，确保了设计方案的可行性和有效性。
关键词：直流稳压电源；漏电保护装置；保护元件；安全可靠性。
正文：一、引言直流稳压电源广泛应用于电子仪器和工业自动化领域，其稳定的输出电压和专业的保护功能，能够保证设备正常运行和长期使用。
但是，在电路使用过程中，可能会出现漏电等危险情况，为了保证电路的安全可靠性，需要设计并配置合适的漏电保护装置。
因此，本文主要研究了直流稳压电源及漏电保护装置的设计和实现。
二、直流稳压电源的设计（一）基本原理直流稳压电源是一种输出电压稳定的电源，其基本原理是利用电子器件对输入电压进行调整和稳定，以保证输出电压的稳定性。
常见的直流稳压电源有三种类型：线性电源、开关电源和开关电容电源。
（二）电源型式分析和选择由于应用场景的需求，需要设计一种输出电压为12V的直流稳压电源，经过分析比较，选择了线性电源；同时，还需要考虑电源的输出电流和负载情况，计算得出所需的器件参数。
（三）设计方案根据上述分析，设计方案主要包括以下几个方面：电源电路的拓扑结构选择、电源变压器的选用和设计、电源输出稳压电路的设计和调整。
三、漏电保护装置的设计（一）漏电保护原理分析漏电保护装置的主要作用是保护人身安全和电器设备的正常运行。
其基本原理是通过监测电路中漏电流的变化情况，及时切断电路和电源的连接，从而达到保护的目的。
常见的漏电保护装置有两种类型：过流式和过压式。
（二）保护元件的选择和配置在电路设计过程中，需要选择并配置合适的保护元件，保证电路的安全可靠性。
项目三 直流稳压电路和漏电保护器的设计、安装、调试和性能检测
范所给出的指标。
质量指标
（1）电压调整率SV
电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优 劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表
征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳
定的程度，通常以单位输出电压下的输出和输入电 压的相对变化的百分比表示。电压调整率公式：
质量指标
质量指标
（2）电流调整率SI
如果输入有过零比较，就需要至少双电源供电才
可以的。
带施密特的比较器：
R21
510K
R21
510K
U1:D
4
V=2.6 +5V
U1:D
U1:D(OP) V=4.02375
V=2.2 +5V
R19
1K
12 U1:D(-IP) V=2.25011 13
R19
1K
4
14
12 U1:D(-IP) V=2.24999 13
R23
160R
C1
R
74HC00
10uF
漏电动作时，S输入低电平，RS输出高电平
SW1
SW-SPDT +5V
S
U2:A
1 3 2 74HC00 U2:A(Y) V=5
Q
+5.00
Volts
R22
10K 4
U2:B
6 5
R23
160R
C1
R
74HC00
10uF
漏电撤销后，S输入高电平，RS输出仍未高电平，自锁
Vi1
R8(1) V=3.568 +12V +12V V=12
R8(1)
U2
7 1
R8
3 6 2
具有漏电保护装置的直流5V稳压电源设计1
具有漏电保护装置的直流5V 稳压电源设计一、任务设计并制作一台线性直流稳压电源和一个漏电保护装置，电路连接如图1所示。
图中R L 为负载电阻、R 为漏电电流调整电阻、m A 为漏电流显示电流表、S 为转换开关、K 为漏电保护电路复位按钮。
二、要求设计一台额定输出电压为5V ，额定输出电流为1A 的直流稳压电源。
（1）R L 阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在7~12V 变化时，要求输出电压为5±0.05V ，电压调整率S U ≤1%。
（2）连接方式不变，直流输入电压固定在8V ，当直流稳压电源输出电流由1A 减小到0.01A 时，要求负载调整率S L ≤1%。
（3）设计一个动作电流为30mA 的漏电保护装置。
（4）将R L 接到漏电保护装置的输出端，阻值固定为20Ω，R 和电流表A 组成模拟漏电支路（见图1）。
调节R ，将漏电动作电流设定为30mA 。
当漏电保护装置动作后，R L 两端电压为0V 并保持自锁。
（5）排除漏电故障后，按下K 恢复输出。
要求漏电保护装置没有动作时，输出电压≥4.6V 。
（4）要求漏电保护装置动作电流误差的绝对值≤5%。
（6）尽量减小漏电保护装置的接入功耗。
三、说明（1） 本题电压调整率的定义为：%100112⨯-=o o o U U U U S 。
式中U o1是直流输入电压为7 V 时的输出电压，U o2是直流输入电压为12 V 时的输出电压。
（2） 本题负载调整率的定义为：%100512⨯-=o o L U U S 。
式中U o1是负载电阻为500Ω时的输出电压，U o2是负载电阻为5Ω时的直流稳压电源输出电压。
电四、评分标准设计报告：总分：项目制作与调试80分设计报告20分。
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直流稳压电源及漏电保护装置设计摘要本设计分为线性直流稳压电源和漏电保护装置两大部分，线性直流稳压电源为输出电压+5V，额定输出电流为1A的直流稳压源，当直流输入电压在7~25V 变化时，输出电压为5±0.05V，电压调整率Su≤1%；当直流电源稳定在7V，调整直流电流由1A到0.01A时负载调整率Sl≤1%，采用OP284运放组成反馈电路实时调节PMOS管源极和漏极间的导通压降，从而使输出电压维持稳定；功率测量与显示电路采用AT89S52单片机控制TLC1549AD转换器实时转换电源输出电压、电流和功率并用LCD12232进行实时显示。
动作电流为30mA漏电保护装置对整个电路进行实时漏电流保护。
关键字：线性直流稳压电源，OP284集成运放，AT89S52，漏电流保护装置目录1系统组成 (1)2系统方案的论证与选择 (1)3系统理论分析与设计 (4)3.1硬件电路的分析与设计 (2)3.1.1 主电路 (3)3.1.2 负反馈电路 (2)3.1.3输出电压电流检测放大电路 (2)3.1.4单片机控制电路 (2)3.1.5 漏电流保护装置电路 (3)3.2 软件设计 (4)4 测试方案与测试结果 (4)4.1 测试条件与仪器 (4)4.2 测试结果与分析 (4)4.2.1 测试结果（数据） (5)4.2.2 测试分析与结论 (6)1.系统组成本系统主要有线性直流稳压电源模块，电源输出电压、电流及功率检测显示模块和漏电保护装置模块，如下图1所示。
具体地说，线性直流稳压电源模块是输入直流电压5.5~25V，输出额定电压5V，在宽电压输入的情况以及负载变化的情况下，通过实时采样输出电压，与基准电压进行比较，得出误差，然后进行PI调节，最终去调节PMOS 管的压降，从而稳定输出电压。
电源输出电压、电流及功率检测显示模块是通过51单片机系统控制电子选择开关分别采样输出电压和电流，并控制AD转换器进行转换，经过处理后送液晶显示。
漏电流保护装置是通过分别检测输出主干电路和负载支路的电流，获得电流差（漏电流）与基准电流差进行比较处理，然后通过RS触发器的逻辑控制，最终控制MOS管对负载支路的通断实现漏电流保护。
图1 系统框图2．系统方案的论证与选择方案一：线性并联稳压管稳压电路由稳压管组成的并联稳压电路主要是由稳压管、一个负载电阻和限流电阻组成，主要通过稳压管自身的电流调节作用并通过限流电阻转化为电压调节作用，从而达到稳压的作用。
方案二：线性串联型稳压电路线性串联稳压电路是通过负反馈实时控制调整管的压降来实现稳压输出，从负反馈角度看是一个电压串联负反馈电路，电压负反馈能稳定输出电压。
稳压管稳压电路在负载电流较小且变化不大的场合，简单实用而被广泛应用，但在要求输出电流较大、输出电压可调、稳定精度较高的场合不太适应，所以综合以上两种方案，选择第二种方案。
3. 系统理论分析与设计3.1 硬件电路的分析和设计硬件电路的分析和设计主要包括主电路、负反馈回路、输出电压电流检测放大电路、单片机控制电路、漏电流保护电路等几部分。
3.1.1 主电路Q1S1SW-SPDT图2 主电路图主电路主要是采用串联型稳压电路结构，调整管采用PMOS 管，一方面是考虑到MOS 管的导通电阻较小，功耗比较小，另一方面是考虑到能在输入输出压差较小的情况下选择P 沟道MOS 管。
3.1.2 负反馈回路图3 负反馈回路负反馈回路是通过电阻分压形式采样输出电压（见主电路），与基准电压2.5V （该电压由精密稳压器TL431获得）进行比较，得出误差，然后通过PI 调节后输出控制电压到PMOS 管的栅极，通过改变源-栅极电压，从而调节PMOS 管的压降，来实时稳定输出电压。
3.1.3输出电压电流检测放大电路输出电压检测是通过简单的电压串联分压获得，无需放大可以直接送AD 转换；输出电流是通过在主回路中串接一个0.1Ω的采样电阻，采样输出电流，转换成电压然后进行一级放大（20倍左右）之后送AD 转换。
3.1.4 单片机控制电路单片机控制电路采用51单片机AT89S52来实现三方面的任务：（1）控制电子开关CD4051来进行AD 通道选择，具体的是选择输出电压和输出电流两个AD 转换通道；（2）控制10位AD 转换器TLC1549对电子开关选择的两个通道的模拟电压进行AD 转换；（3）对AD 转换值进行处理，软件滤波和补偿，然后进行功率计算，之后通过数值转换最终送液晶显示器LCD12232进行实时显示输出电压、电流以及功率的显示。
三个量的显示均采用三位，保留两位小数点。
+5VGNDVCC IN+5VS1PON/OFF12345678J8P112345678J10P312345678J7P012345678J9P2P27R EF+1AIN2R EF-3GND4C S/S DA5DO/SC L6C LK/C S7VCC8U3TLC1549+5VGND+5VR192K12J13GNDC10105123J14C910412J12R185.1KC1104P1.51P1.62P1.73RST4P3.5NC6P3.17P3.28P3.39P3.41P3.511P3.612P3.713X214X115GND16NC17P2.018P2.119P2.220P2.321P2.422P2.523P2.624P2.725PSEN26ALE27NC28EA29P.73P.631P.532P.433P0.334P0.235P0.136P0.037VCC38NC39P1.040P1.141P1.242P1.343P1.444U1P89C51R B2X111.0592MC1122C1222+5VR ST+5V+5VLCSSIDSC LKVLC D12345678LCD112232S+5VP10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26KRS TP30P31P32P33P34P35P36P37P00P01P02P03P04P05P06P07C2104C5104C6104ADC LKADDOADC SR V210KC0104GNDGND12345678LCD212232SR2451P00B1C2E3Q19014+5V+5VP01R235.1KP02LAP03P04P05P06P07123456789PR1A202-9E110uFLAC13104321D1LM336-2.5VR V110KAD_INI/O013I/O114I/O215I/O312I/O41I/O55I/O62I/O74A11B10C9INH6I/O3VDD16VEE7VSS8U5C D4051+5VADD_AADD_BIO1IO2VS1VS2AD_INADD_CADD_AADD_BADD_CAD_IN12345P4C ON5C ont ro l图4 单片机控制电路图3.1.5 漏电流保护装置电路该装置主要包括：漏电流检测、放大电路；漏电流比较电路；通过RS触发器实现的通断动作和自锁控制电路；通过MOS管实现的通断开关；RS触发器的上电和手动复位电路。
具体动作原理分析：如下组图所示，通过两块MAX4070芯片对电路中主干路和负载支路分别进行电流采集，并进行差值（代表漏电流大小）运算、放大，接着与设定的参考漏电流值（此处对应的是30mA)进行比较，若该值大于设定值则输出输出低电平信号，送至RS触发器的置1端，此时触发器的反相输出端输出低电平信号，再通过驱动送至MOS管的栅极，使其关断从而切断负载，起到漏电流保护作用。
当故障排除后，漏电流小于当前设定值，经比较后输出高电平送至RS触发器的置1端，因RS触发器此时处于保持输出状态，因而反相输出端继续输出低电平信号送至MOS管栅极，使其保持原先关断状态，从而实现自锁功能。
在此状态下，若要恢复输出，通过按下复位按钮，给RS触发器提供一个低电平信号，使其产生输出复位，而其反相输出端则刚好输出高电平信号，送至MOS管栅极，使其导通，从而恢复给负载供电。
上电瞬间通过阻容充放电电路提供RS触发器复位输入端（置0端）一个复位信号，使反相输出端送出高电平信号至MOS管栅极，使其导通，电源给负载正常供电。
图5 高端电流采样电路图图6 漏电流检测电路图图7 自锁功能RS触发器电路图3.2 软件设计与分析系统的软件设计部分十分简单，设计思路见流程图。
主程序每隔0.5秒一个循环，由定时器0实现定时，也就是说每隔0.5秒刷新一次显示数据。
在每个循环中先选择电子开关地址000的输出电流Io通道进行采样与AD转换，然后进行软件滤波（中位值平均滤波）和补偿，接下来选择电子开关地址001的输出电压V o通道进行采用与AD转换，同样进行软件滤波和补偿，然后进行功率计算。
通过对输出电压、电流和功率的数值转换之后送LCD显示。
初始化0.5S到？选择Io通道测量Io并转换选择Vo通道测量Vo并转换输出功率计算LCD显示值获取LCD显示YN图8 主程序流程图4测试方案与测试结果4.1 测试条件与仪器测试条件：检查多次，硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
测试仪器：5位半高精度的数字万用表，毫安表。
4.2 测试结果及分析4.2.1测试结果(数据)Su=(Su1+Su2+Su3)/3=0.76%(单位\V)SL=(SL1+SL2+SL3)/3=0.65%4.2.2测试分析与结论根据上述测试数据，由此可以得出以下结论：1、当电压在7~25V变化时，输出电压为5±0.05V，电压调整率Su=0.76＜1%2、当电压在5.5~7V变化时，输出电压为5±0.05V3、直流电压稳定在7V，直流稳压电压输出电流由1A减小到0.01A时，负载调整率SL=0.65%＜1%综上所述，本设计达到要求。