直流稳压电源及漏电保护装置（L题）设计报告-NJ123

2013全国大学生电子设计竞赛论文

【高职高专组】

直流稳压电源及漏电保护装置（L题）设计报告

组号：NJ123

成员：马传鹏、李伟江、魏铭

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摘要

本设计利用LM2576和MIC29302芯片转换直流电压，通过继电器控制电压转换芯片选择和漏电保护装置。单片机对输入电压进行采样，根据输入电压的范围，采用不同的DC-DC变换电路，输出稳定电压。为了实现题目的电路参数指标，电路进行了合理设计、规范的PCB布局、相关的抗干扰措施，以及全面的测试调试，满足设计电压的变化范围在5.5V到25内，输出电压5V，电压误差±0.05V，电压调整率Su≤1%，负载调整率Su≤1%的技术要求。

关键词：电压调整率

LM2576 MIC29302

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一、系统方案

根据题目的基本要求，系统由直流稳压电源模块，漏电保护模块模块，单片机主板控制模块，单片机采样模块，12864显示模块组成。

控制 按键 放大采样 负载R2 供电 MCU 放大采样 负载R1 12864液晶显示

图1.1 系统框图

系统设置电压通过控制继电器使直流稳压电源产生电压，通过用单片机采集采集负载电压、电流、功率，再通过按键控制漏电保护装置，并显示到12864上。

直流稳压电源 漏电保护装置 漏电模拟 二、理论分析与计算

直流电源分为两个阶段：一阶段：输入5.5V-7V。

二阶段：输出7V-25V。

1、一阶段直流电源5V电压输出原理：

如图F-1-2所示，由MIC29302技术资料可知。MIC29302的可输入电压为直流2.8V-16V。满足第一阶段需求，且该芯片输出电压可由电阻（精密1%）调节。具体的调节公式如下：

Vout=1.242*[（R1）/R2+1]

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图1.2

此方式输出电压恒定，变化可以忽略不计（5.5V-7V）。

2、二阶段直流电源5V电压输出原理：

如图1.3所示，由LM2576技术资料可知。LM2576的可输入电压为直流7V-40V

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图1.3

该芯片的5V输出使用方式如上图。按此方法输出电压并非为固定锁死的5V，但是变化范围在%5以内（7V-25V）。

3、采样算法：

采样共分3个点，

采样点1，是输入电压采集点，如图1.4所示

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采样点1 图1.4

VCC为5.5V-25电源供电，7V为采集转换临界点。按此图计算，采样点1在7V临界点的时候，电压值为VCC/40*10=1.75V。

采样点2，是负载电流及功率采集点，用0.1Ω的功率电阻测，JMP2外接一个5Ω或200Ω的电阻，5V电源供电。如图1.5所示。

采样点2

图1.5

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通过检测0.1Ω电阻上的电压，再通过一个普通的同向放大器，即可放大一定倍数，单片机能测定到的电压。公式有I=5V/20.01OΩ=0.2498750625A， 有了I和R的值，即可知道功率P。

采样点3，是模拟漏电保护支路上的电压采集，测量电阻选择了1Ω的功率电阻，测试点如图1.6所示。

采样点3

图1.6

通过检测1Ω电阻上的电压，再通过一个普通的同向放大器，即可放大一定倍数，单片机能测定到的电压。公式有I=5V/电位器阻值Ω=流过电位器加上1Ω电阻上的电流A，有了I和R的值，即可知道功率P。且在采集到30mA后，让单片机做出响应，切断负载电路。 4、电压、负载调整率算法：

电压调整率Su=|（Uo2-Uo1）/Uo1|*100%

负载调整率Sl=|（Uo2-Uo1）/5|*100%（采样2采集直流输入为7V） Uo1，Uo2，题目内有详细解释。

三、电路与程序设计

1、控制算法设计与实现：

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开始 初始化12864 初始化IIC总线初始化 定时器中断初始化 N Y 判断进入主循环 N 是否按键 Y 有漏保，采样 显示输入电压，输出 功率，漏电电流 显示输入电压，输出功率，漏电电流 无漏保，采样 N 结束 判断漏电电流 是否大于30mA Y Y 无警告在12864上闪烁 警告在12864上闪烁 按键恢复系统正常 N 是否大于30mA

结束 - 8 -

图1.7

2、总体电路图：

图F - 1 - 6

四、测试方案与测试结果

1、调试方法与仪器：

测试仪器：万用表，直流电源。

2、测试数据

要求输出电压Uo=5V。 负载为5Ω做电压测试

由使用直流稳压电源提供输入电压，用数字万用表测量数据，数据

如下表：

输入电压Ui 5.5V 8.5V 输出电压Uo 4.957V 4.959V 误差 0.043V 0.041V - 9 -

11.5V 14.5V 17.5V 20.5V 23.5V 25.0V 4.960V 4.959V 4.957V 4.958V 4.956V 4.959V 0.040V 0.041V 0.043V 0.042V 0.044V 0.041V

负载20Ω时做电压测试得电压为4.95V

输入电压Ui 5.5V 8.5V 11.5V 14.5V 17.5V 20.5V 23.5V 25.0V 输出电压Uo 4.962V 4.963V 4.960V 4.959V 4.957V 4.958V 4.956V 4.959V 误差 0.043V 0.041V 0.040V 0.041V 0.043V 0.042V 0.044V 0.041V

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3、测试结果：经过测试，直流稳压输出的电压最低在4.956V，最高在4.963V. 当Rl阻值为5Ω且电压在5.5V~25V变化，最低输出为4.956 最高输出为4.959. 电压调整率Su≤1%

当电源输出电流输出从1A减小到0.01A时， 负载调整率Sl≤1%

五、附录

附录

附录一 元件清单

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 元件名称 贴片电容 贴片电容 电解电容 电解电容 电解电容 电解电容 电解电容 电解电容 电解电容 二极管 二极管 发光二极管 三极管 电感 继电器 贴片电阻 贴片电阻 参数或规格 0.1uF，0805 1000uF，7205 2200Uf/50V 47Uf/25V IN4148 IN5822 LED_RED 100Uh 5V/3A 20K/±1% 10K/±5% 数量 11 1 3 3 5 1 1 5 1 5 备注 - 11 -

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 贴片电阻 贴片电阻 贴片电阻 贴片电阻 贴片电阻 贴片电阻 贴片电阻 贴片电阻 电阻 电阻 电位器 集成运放 大电流低压稳压器 开关型降压稳压器 2K/±5% 10K/±1% 1K/±5% 3.3K/±1% 10/±5% 1K/±1% 5.1K/±1% 1K LM358 MIC29302 LM2576 RP1 2 1 1

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x8lr.html