小組設(shè)計(jì)報(bào)告

1、小組設(shè)計(jì)報(bào)告2019 年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽陜西賽區(qū)設(shè)計(jì)報(bào)告封面作品編號(hào)： （由組委會(huì)填寫）, , , 剪切線 , , ,），門門，門門丿*丿7 OAJ j j j j j j j j j j j j作品編號(hào)： （由組委會(huì)填寫）說明1. 為保證本次競(jìng)賽評(píng)選的公平、公正，將對(duì)競(jìng)賽設(shè)計(jì)報(bào)告采用二次編碼； 2. 本頁(yè) 作為競(jìng)賽設(shè)計(jì)報(bào)告的封面和設(shè)計(jì)報(bào)告一同裝訂； 3. “作品編號(hào)”由組委會(huì)統(tǒng)一編制，參 賽學(xué)校請(qǐng)勿填寫；4. “參賽隊(duì)編號(hào)”由參賽學(xué)校編寫，其中“學(xué)校編號(hào)”應(yīng)按照巡視員提供的組 委會(huì) 印制編號(hào)填寫，“組（隊(duì)）編號(hào)”由參賽學(xué)校根據(jù)本校參賽隊(duì)數(shù)按順序編排，“選題編號(hào)” 由參賽隊(duì)員根據(jù)所選試題

2、編號(hào)填寫，例如：“ 0105B ”或“ 3367F ”。 5. 本頁(yè)允許各參 賽學(xué)校復(fù)印。摘要本設(shè)計(jì)選用 LT1085 線性穩(wěn)壓器件制作了一個(gè)直流穩(wěn)壓電路，設(shè)計(jì)的目的就是要直流 輸入+5.5V- +25V電壓，穩(wěn)壓輸出+5V電壓。漏電保護(hù)裝置中在為保護(hù)的狀態(tài)下輸出電壓大于4.6V。漏電保護(hù)電路設(shè)計(jì)選用AD623 INA138、LM311、74HC74、TQ2繼電器等器件設(shè)計(jì)達(dá)到漏電保護(hù)要求。關(guān)鍵詞：DC-DC，穩(wěn)壓電源，漏電保護(hù)1. 系統(tǒng)方案選擇和論證1.1 課題任務(wù)設(shè)計(jì)制作一個(gè)直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置，并且輸入電壓為 5.5V-25V, 輸出電壓為 5V 。1 基本功能要求設(shè)計(jì)一臺(tái)額定輸出

3、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5Q。當(dāng)直流輸入電壓在 725 V變化時(shí)， 要求輸出電壓為 5±0.05V ，電壓調(diào)整率小于 1%。(2) 連接方式不變，RL阻值固定為5Q。當(dāng)直流輸入電壓在 5.57V變化時(shí)，要求輸 出電壓為 5±0.05V 。(3) 連接方式不變，直流輸入電壓固定在7V ，當(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸出電流由 1A 減小 到0.01A時(shí)，要求負(fù)載調(diào)整率W 1%( 4)制作一個(gè)功率測(cè)量與顯示電路，實(shí)時(shí)顯示穩(wěn)壓電源的輸出功率。2 發(fā)揮功能要求設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)作電流為 30mA 的漏電保護(hù)裝置(使用基本要求部分制作的直

4、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(hù)裝置的輸出端，阻值固定為20 Q , R 和電流表A組成模擬漏電支路調(diào)節(jié) R，將漏電動(dòng)作電流設(shè)定為 30 mA。當(dāng)漏電保護(hù)裝置動(dòng) 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(fù)輸出。要求漏電保 護(hù)裝置沒有動(dòng)作時(shí)，輸出電壓4.6V。(2) 要求漏電保護(hù)裝置動(dòng)作電流誤差的絕對(duì)值W 5%(3)盡量減小漏電保護(hù)裝置的接入功耗。2. 方案比較與論證2.1 各種方案比較與選擇方案一：LM7805電路。 方案二：LM2940穩(wěn)壓電路。 方案三：使用 LT1085穩(wěn)壓電路。2.2 方案論證方案一電路雖

5、較為簡(jiǎn)單，但輸出 7V 以下電流不能達(dá)到要求。方案二雖能基本實(shí)現(xiàn)功能，但輸出電流為 1A 或輸出電壓差為 5V 時(shí)，靜態(tài)電流僅為 30MA ，該電路內(nèi)還沒有防反接電路，防止輸入電壓反接對(duì)電路造成損害。故不能作為我 們可行的方案。方案三輸出電流大于 1A ，輸出十分穩(wěn)定，可在低至 1V 的電壓差下正常工作。所以 方案三可行。3. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)包括 5V 直流穩(wěn)壓輸出模塊，漏電保護(hù)模塊，單片機(jī)顯示模塊及負(fù) 載模塊。5v輸出穩(wěn)壓電源使用LT1085穩(wěn)壓器件實(shí)現(xiàn)5V 輸出穩(wěn)壓電源，使用AD623等器件實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)電路，兩部分相結(jié)合即可滿足要求條件。然后測(cè)試并 記

6、錄兩路電源在不同負(fù)載下的輸入輸出電壓、電流，計(jì)算出輸入輸出功率以及電源效率。單片機(jī)顯示模塊選用 STC12C5A60S單片機(jī)芯片，包括 LCD顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù) 位電路檔位調(diào)節(jié)電路以及測(cè)量電壓輸入電路，基準(zhǔn)電壓輸入電路，硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。3.2 單元電路的設(shè)計(jì)，單元的參數(shù)計(jì)算直流穩(wěn)壓電路部分，由電源提供端輸入 DC電源，使用LT1085進(jìn)行穩(wěn)壓輸出，并使用 IRF9540和LM358達(dá)到穩(wěn)定電壓的作用，實(shí)現(xiàn) +5V/DC穩(wěn)定輸出。然后調(diào)節(jié)負(fù)載測(cè)試記錄電 路輸入、輸出電壓及電流，計(jì)算輸入功率Pi=Ui*Ii輸出功率Po=Uo*Io效率n =Po/Pi漏電保護(hù)部分，同樣由電源提供端輸

7、入 DC電源，用AD623和INA138等器件實(shí)現(xiàn)漏電 保護(hù)，得到大于 4.6V 電壓穩(wěn)定輸出。測(cè)試時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載大小，記錄其輸入電壓、電流和輸 出電壓、電流，從而計(jì)算輸入功率Pi=Ui*Ii輸出功率Po=Uo*Io效率n =Po/Pi3.3 單元電路的功能以及工作原理的分析穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路是利用能夠自動(dòng)調(diào)整輸出電壓變化的電路來使輸出的電壓不隨電 網(wǎng)電壓、溫度或負(fù)載的變化而變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。一般有并聯(lián)型、串聯(lián) 型線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路等。本次設(shè)計(jì)所用的為固定集成穩(wěn)壓器，其本身不能產(chǎn) 生功率，只是將輸入端功率取出傳給負(fù)載，通過控制該功率的大小使輸出電壓不變。3.4 發(fā)揮部分的

8、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源輸入電流， 通過繼電器的控制來達(dá)到漏電保護(hù)，當(dāng)電路中的漏電流達(dá) 到 30mA 時(shí)，開關(guān)斷開。在雙路低電壓運(yùn)算放大器和D 觸發(fā)器的作用下完成漏電保護(hù)。3.5 電路原理圖直流穩(wěn)壓電源電路原理圖漏電保護(hù)電路原理4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 程序總體流程圖5. 系統(tǒng)調(diào)試5.1 系統(tǒng)的測(cè)試方案從可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸入+5.5V +25V直流電源，接通5歐姆負(fù)載，測(cè)量負(fù)載端電 壓，輸出電流、計(jì)算功率。5.2 測(cè)試儀器數(shù)字萬用表、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、變阻器 .5.3 測(cè)試結(jié)果6. 總結(jié)通過測(cè)試分析，空載情況下在輸入電壓 5.5V 到 5.9v 情況下輸出電壓不能達(dá)到設(shè)計(jì) 輸出要求，在輸入電壓 6.0v 到 25V 之間均可達(dá)到輸出基本要求。 帶 5歐姆負(fù)載測(cè)試時(shí)， 在輸入電壓5.5 6.2v之間時(shí)輸出電壓偏低，超出1%的電壓調(diào)整率，輸入電壓在 6.3 25v 時(shí)，輸出電壓均達(dá)到 4.95v 以上，滿足設(shè)計(jì)要求。漏電保護(hù)部分電路設(shè)計(jì)合理，但電 路設(shè)計(jì)有些復(fù)雜，設(shè)計(jì)制作完成后調(diào)試部分比較麻煩，以至于還沒有完成功能要求，后續(xù) 將繼續(xù)加以完善。附錄：主要原器件清單基準(zhǔn)源 LM385 10