小组设计报告

1、小组设计报告2019 年全国大学生电子设计竞赛陕西赛区设计报告封面作品编号： （由组委会填写）, , , 剪切线 , , ,），门门，门门丿*丿7 OAJ j j j j j j j j j j j j作品编号： （由组委会填写）说明1. 为保证本次竞赛评选的公平、公正，将对竞赛设计报告采用二次编码； 2. 本页 作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订； 3. “作品编号”由组委会统一编制，参 赛学校请勿填写；4. “参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组 委会 印制编号填写，“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排，“选题编号” 由参赛队员根据所选试题

2、编号填写，例如：“ 0105B ”或“ 3367F ”。 5. 本页允许各参 赛学校复印。摘要本设计选用 LT1085 线性稳压器件制作了一个直流稳压电路，设计的目的就是要直流 输入+5.5V- +25V电压，稳压输出+5V电压。漏电保护装置中在为保护的状态下输出电压大于4.6V。漏电保护电路设计选用AD623 INA138、LM311、74HC74、TQ2继电器等器件设计达到漏电保护要求。关键词：DC-DC，稳压电源，漏电保护1. 系统方案选择和论证1.1 课题任务设计制作一个直流稳压电源及漏电保护装置，并且输入电压为 5.5V-25V, 输出电压为 5V 。1 基本功能要求设计一台额定输出

3、电压为 5V ，额定输出电流为 1A 的直流稳压电源。（1）转换开关S接1端，RL阻值固定为5Q。当直流输入电压在 725 V变化时， 要求输出电压为 5±0.05V ，电压调整率小于 1%。(2) 连接方式不变，RL阻值固定为5Q。当直流输入电压在 5.57V变化时，要求输 出电压为 5±0.05V 。(3) 连接方式不变，直流输入电压固定在7V ，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W 1%( 4)制作一个功率测量与显示电路，实时显示稳压电源的输出功率。2 发挥功能要求设计一个动作电流为 30mA 的漏电保护装置(使用基本要求部分制作的直

4、流稳压电源 供电，不得使用其他电源)。(1) 转换开关S接2端，将RL接到漏电保护装置的输出端，阻值固定为20 Q , R 和电流表A组成模拟漏电支路调节 R，将漏电动作电流设定为 30 mA。当漏电保护装置动 作后， RL 两端电压为 0V 并保持自锁。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。(2) 要求漏电保护装置动作电流误差的绝对值W 5%(3)尽量减小漏电保护装置的接入功耗。2. 方案比较与论证2.1 各种方案比较与选择方案一：LM7805电路。 方案二：LM2940稳压电路。 方案三：使用 LT1085稳压电路。2.2 方案论证方案一电路虽

5、较为简单，但输出 7V 以下电流不能达到要求。方案二虽能基本实现功能，但输出电流为 1A 或输出电压差为 5V 时，静态电流仅为 30MA ，该电路内还没有防反接电路，防止输入电压反接对电路造成损害。故不能作为我 们可行的方案。方案三输出电流大于 1A ，输出十分稳定，可在低至 1V 的电压差下正常工作。所以 方案三可行。3. 系统的硬件设计3.1 系统的总体设计系统硬件电路设计包括 5V 直流稳压输出模块，漏电保护模块，单片机显示模块及负 载模块。5v输出稳压电源使用LT1085稳压器件实现5V 输出稳压电源，使用AD623等器件实现漏电保护电路，两部分相结合即可满足要求条件。然后测试并 记

6、录两路电源在不同负载下的输入输出电压、电流，计算出输入输出功率以及电源效率。单片机显示模块选用 STC12C5A60S单片机芯片，包括 LCD显示系统、时钟电路、复 位电路档位调节电路以及测量电压输入电路，基准电压输入电路，硬件电路设计框图如图 所示。3.2 单元电路的设计，单元的参数计算直流稳压电路部分，由电源提供端输入 DC电源，使用LT1085进行稳压输出，并使用 IRF9540和LM358达到稳定电压的作用，实现 +5V/DC稳定输出。然后调节负载测试记录电 路输入、输出电压及电流，计算输入功率Pi=Ui*Ii输出功率Po=Uo*Io效率n =Po/Pi漏电保护部分，同样由电源提供端输

7、入 DC电源，用AD623和INA138等器件实现漏电 保护，得到大于 4.6V 电压稳定输出。测试时调节负载大小，记录其输入电压、电流和输 出电压、电流，从而计算输入功率Pi=Ui*Ii输出功率Po=Uo*Io效率n =Po/Pi3.3 单元电路的功能以及工作原理的分析稳压电路：稳压电路是利用能够自动调整输出电压变化的电路来使输出的电压不随电 网电压、温度或负载的变化而变化，从而达到稳定输出电压的目的。一般有并联型、串联 型线性稳压电路和开关型稳压电路等。本次设计所用的为固定集成稳压器，其本身不能产 生功率，只是将输入端功率取出传给负载，通过控制该功率的大小使输出电压不变。3.4 发挥部分的

8、设计与实现直流稳压电源输入电流， 通过继电器的控制来达到漏电保护，当电路中的漏电流达 到 30mA 时，开关断开。在双路低电压运算放大器和D 触发器的作用下完成漏电保护。3.5 电路原理图直流稳压电源电路原理图漏电保护电路原理4. 系统软件设计4.1 程序总体流程图5. 系统调试5.1 系统的测试方案从可调直流稳压电源输入+5.5V +25V直流电源，接通5欧姆负载，测量负载端电 压，输出电流、计算功率。5.2 测试仪器数字万用表、可调直流稳压电源、变阻器 .5.3 测试结果6. 总结通过测试分析，空载情况下在输入电压 5.5V 到 5.9v 情况下输出电压不能达到设计 输出要求，在输入电压 6.0v 到 25V 之间均可达到输出基本要求。 带 5欧姆负载测试时， 在输入电压5.5 6.2v之间时输出电压偏低，超出1%的电压调整率，输入电压在 6.3 25v 时，输出电压均达到 4.95v 以上，满足设计要求。漏电保护部分电路设计合理，但电 路设计有些复杂，设计制作完成后调试部分比较麻烦，以至于还没有完成功能要求，后续 将继续加以完善。附录：主要原器件清单基准源 LM385 10