小組設計報告

1、小組設計報告2019 年全國大學生電子設計競賽陜西賽區(qū)設計報告封面作品編號： （由組委會填寫）, , , 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： （由組委會填寫）說明1. 為保證本次競賽評選的公平、公正，將對競賽設計報告采用二次編碼； 2. 本頁 作為競賽設計報告的封面和設計報告一同裝訂； 3. “作品編號”由組委會統(tǒng)一編制，參 賽學校請勿填寫；4. “參賽隊編號”由參賽學校編寫，其中“學校編號”應按照巡視員提供的組 委會 印制編號填寫，“組（隊）編號”由參賽學校根據(jù)本校參賽隊數(shù)按順序編排，“選題編號” 由參賽隊員根據(jù)所選試題

2、編號填寫，例如：“ 0105B ”或“ 3367F ”。 5. 本頁允許各參 賽學校復印。摘要本設計選用 LT1085 線性穩(wěn)壓器件制作了一個直流穩(wěn)壓電路，設計的目的就是要直流 輸入+5.5V- +25V電壓，穩(wěn)壓輸出+5V電壓。漏電保護裝置中在為保護的狀態(tài)下輸出電壓大于4.6V。漏電保護電路設計選用AD623 INA138、LM311、74HC74、TQ2繼電器等器件設計達到漏電保護要求。關(guān)鍵詞：DC-DC，穩(wěn)壓電源，漏電保護1. 系統(tǒng)方案選擇和論證1.1 課題任務設計制作一個直流穩(wěn)壓電源及漏電保護裝置，并且輸入電壓為 5.5V-25V, 輸出電壓為 5V 。1 基本功能要求設計一臺額定輸出

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。當直流輸入電壓在 725 V變化時， 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。當直流輸入電壓在 5.57V變化時，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 ，當直流穩(wěn)壓電源輸出電流由 1A 減小 到0.01A時，要求負載調(diào)整率W 1%( 4)制作一個功率測量與顯示電路，實時顯示穩(wěn)壓電源的輸出功率。2 發(fā)揮功能要求設計一個動作電流為 30mA 的漏電保護裝置(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，將漏電動作電流設定為 30 mA。當漏電保護裝置動 作后， RL 兩端電壓為 0V 并保持自鎖。排除漏電故障后，按下 K 恢復輸出。要求漏電保 護裝置沒有動作時，輸出電壓4.6V。(2) 要求漏電保護裝置動作電流誤差的絕對值W 5%(3)盡量減小漏電保護裝置的接入功耗。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、較為簡單，但輸出 7V 以下電流不能達到要求。方案二雖能基本實現(xiàn)功能，但輸出電流為 1A 或輸出電壓差為 5V 時，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)的硬件設計3.1 系統(tǒng)的總體設計系統(tǒng)硬件電路設計包括 5V 直流穩(wěn)壓輸出模塊，漏電保護模塊，單片機顯示模塊及負 載模塊。5v輸出穩(wěn)壓電源使用LT1085穩(wěn)壓器件實現(xiàn)5V 輸出穩(wěn)壓電源，使用AD623等器件實現(xiàn)漏電保護電路，兩部分相結(jié)合即可滿足要求條件。然后測試并 記

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

7、入 DC電源，用AD623和INA138等器件實現(xiàn)漏電 保護，得到大于 4.6V 電壓穩(wěn)定輸出。測試時調(diào)節(jié)負載大小，記錄其輸入電壓、電流和輸 出電壓、電流，從而計算輸入功率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、溫度或負載的變化而變化，從而達到穩(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。本次設計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、設計與實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源輸入電流， 通過繼電器的控制來達到漏電保護，當電路中的漏電流達 到 30mA 時，開關(guān)斷開。在雙路低電壓運算放大器和D 觸發(fā)器的作用下完成漏電保護。3.5 電路原理圖直流穩(wěn)壓電源電路原理圖漏電保護電路原理4. 系統(tǒng)軟件設計4.1 程序總體流程圖5. 系統(tǒng)調(diào)試5.1 系統(tǒng)的測試方案從可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸入+5.5V +25V直流電源，接通5歐姆負載，測量負載端電 壓，輸出電流、計算功率。5.2 測試儀器數(shù)字萬用表、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、變阻器 .5.3 測試結(jié)果6. 總結(jié)通過測試分析，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到設計 輸出要求，在輸入電壓 6.0v 到 25V 之間均可達到輸出基本要求。 帶 5歐姆負載測試時， 在輸入電壓5.5 6.2v之間時輸出電壓偏低，超出1%的電壓調(diào)整率，輸入電壓在 6.3 25v 時，輸出電壓均達到 4.95v 以上，滿足設計要求。漏電保護部分電路設計合理，但電 路設計有些復雜，設計制作完成后調(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源 LM385 10