本發(fā)明涉及具有漏電保護(hù)的直流穩(wěn)壓電源。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活水平的不斷提高，電子產(chǎn)品都應(yīng)具有直流穩(wěn)壓電源。因此，設(shè)計(jì)出一款穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)已經(jīng)成為所有電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師迫在眉睫的任務(wù)。目前，在一些行業(yè)中，電子產(chǎn)品失電征象非常嚴(yán)峻，電能耗損、浪費(fèi)現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。直流的電能浪費(fèi)，一方面影響國(guó)家能源緊缺，同時(shí)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益蒙受很大損失;另一方面電池的浪費(fèi)，直接對(duì)環(huán)境的污染。該直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置的研制與開(kāi)發(fā)能夠全面有效地抑制直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)定性與漏電現(xiàn)象，對(duì)小電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，從而對(duì)電子產(chǎn)品的壽命以及對(duì)人安全的保護(hù)具有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了具有漏電保護(hù)的直流穩(wěn)壓電源。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：具有漏電保護(hù)的直流穩(wěn)壓電源由串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，電流監(jiān)測(cè)電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，漏電保護(hù)電路和控制器與顯示電路組成。
所述串聯(lián)型穩(wěn)壓電路通過(guò)兩個(gè)電容進(jìn)行低、高頻濾波，電壓跟隨器使輸入電壓更穩(wěn)壓，再通過(guò)精密電壓調(diào)節(jié)器TL431和外部電阻輸出電壓為2.5V的基準(zhǔn)電壓供后級(jí)LM358比較放大電路與此后級(jí)采樣的電壓信號(hào)進(jìn)行電壓比較，實(shí)現(xiàn)電壓的閉環(huán)調(diào)整。
所述電流監(jiān)測(cè)電路使用TI公司的高側(cè)測(cè)量電流并聯(lián)監(jiān)視器INA138芯片作為電流輸出，再通過(guò)電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，選用帶數(shù)字濾波的Σ-△型的16位A/D轉(zhuǎn)換器AD7705芯片。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路將電流監(jiān)控電路輸出的電流轉(zhuǎn)換成單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電流、電壓、功率的顯示。
所述模漏電保護(hù)電路，流采樣電壓在閾值范圍之內(nèi)，比較器輸出近似0V，通過(guò)反饋使MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電源系統(tǒng)電路為正常工作狀態(tài)。
所述控制器與顯示電路，采用LCD12864中文字符庫(kù)液晶顯示屏，該顯示器具備低功耗、輕薄短小、可視范圍大，平面直角顯示分辨率高且不閃爍等優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明的有益效果是，具有漏電保護(hù)的直流穩(wěn)壓電源是一種基于STC89C52RC單片機(jī)的直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)系統(tǒng)。采用RLC分立元器件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路對(duì)電壓變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使輸出直流電壓穩(wěn)定，高側(cè)測(cè)量電流并聯(lián)監(jiān)視器INA138采集電源電流信號(hào)，利用16位AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)12864液晶屏上實(shí)時(shí)顯示測(cè)量出的電壓、電流、功率。漏電保護(hù)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓為5±0.02V，輸出額定電流為1A，電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率都小于1%，系統(tǒng)誤差較小，能夠滿足直流穩(wěn)壓電源及電網(wǎng)漏電保護(hù)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是系統(tǒng)原理框圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中，由串聯(lián)穩(wěn)壓模塊、電流監(jiān)測(cè)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、主控器模塊、漏電保護(hù)模塊、顯示塊等組成。
工作原理：當(dāng)P2輸入電壓為5～25V時(shí)，通過(guò)兩個(gè)電容進(jìn)行低、高頻濾波，電壓跟隨器使輸入電壓更穩(wěn)壓，再通過(guò)精密電壓調(diào)節(jié)器TL431和外部電阻輸出電壓為2.5V的基準(zhǔn)電壓供后級(jí)LM358比較放大電路與此后級(jí)采樣的電壓信號(hào)進(jìn)行電壓比較，實(shí)現(xiàn)電壓的閉環(huán)調(diào)整。其中Q1與Q2TIP42C為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的調(diào)整復(fù)合管，主是是因?yàn)橹绷髫?fù)載電流的變化，其變化量經(jīng)采樣，比較，放大后送到調(diào)整管的基極，使調(diào)整管的集電極與發(fā)射極也發(fā)生相應(yīng)的變化，最終調(diào)整輸出電壓使之保持穩(wěn)定。
為使A/D的數(shù)據(jù)更方便的讀出來(lái)，轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端DOUT、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志端DＲDY初始化帶上拉電阻輸入口分別接AD_OUT、AD_DＲDY，串行數(shù)據(jù)輸入端、串行接口時(shí)鐘輸入端SCLK分別接AD_DI/V1，AD_SCLK，經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)緩存器輸出低電平。RESET接高電平。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路將電流監(jiān)控電路輸出的電流轉(zhuǎn)換成單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電流、電壓、功率的顯示。其中2、3引腳間的4MHz晶振，電容組成時(shí)鐘電路。電源端接10uF電解電容和0.1μF獨(dú)石電容防止電路產(chǎn)生寄生振蕩，使電源供電穩(wěn)定，紋波減小，采樣值穩(wěn)定。
選用采樣電阻為0.1±1%Ω，最大功耗1W，待測(cè)回路電流最大為2A，如果要穩(wěn)定還需后級(jí)電路根據(jù)比較電壓范圍來(lái)確定參數(shù)V0的范疇。通過(guò)前級(jí)電路設(shè)計(jì)使直流穩(wěn)壓電源輸出5V電壓，將電源電壓分成二路信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，一路正電源信號(hào)通過(guò)高側(cè)測(cè)量電流并聯(lián)監(jiān)視器INA138轉(zhuǎn)換成電流，另外一路通過(guò)外接電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，將I/V轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)U1A進(jìn)行一級(jí)電路放大，再將放大后的電壓信號(hào)與負(fù)極性電壓U2B反相比例放大的其準(zhǔn)電壓通過(guò)U2A電壓比較器進(jìn)行比較，如果采樣的同相端電壓大于反相端電壓，電路輸出為高電平電壓信號(hào)與精密電壓調(diào)節(jié)器TL431設(shè)定的2.5V基準(zhǔn)電壓電壓比較。電壓比較器與MOS管控制電路電壓比較器SGM8582X同相輸入端連接INA138輸出的電流采樣電壓，反向輸入端連接TL431精密電壓調(diào)節(jié)器的閾值電壓UAOUT。若Vo＜2.5V，即電流采樣電壓在閾值范圍之內(nèi)，比較器輸出近似0V，通過(guò)反饋使MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電源系統(tǒng)電路為正常工作狀態(tài)。若V0＞UAOUT，電流采樣電壓超出閾值范圍，比較器輸出為正5V，使MOS管也處于關(guān)斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了直流穩(wěn)壓電源過(guò)流保護(hù)的目的。而UAOUT是由TL431精密電壓調(diào)節(jié)器設(shè)定輸出，可自由調(diào)控，也就實(shí)現(xiàn)了可配置過(guò)流閾值的目的。