直流稳压电源及漏电保护系统设计

阮 莹，程 聪

(河南师范大学 新联学院,河南 郑州 450063)

直流稳压电源及漏电保护系统设计

阮 莹，程 聪

(河南师范大学 新联学院,河南 郑州 450063)

本设计利用LM358、场效应管、运算放大器设计制作一台低压差、宽范围的线性直流稳压电源.该电源在几乎空载和较大负载情况下都具有可靠的稳压特性.

LM358；线性直流稳压电源；漏电保护；场效应管

0 引言

当今社会人们享受着电子设备带来极大的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路——电源电路.电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能.提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源；同时，在保护方面也是很重要的一个环节，所以漏电保护装置也是一个必然的电路需求，漏电保护装置是用来防止人身触电和漏电引起事故的一种接地保护装置，当电路或用电设备漏电电流大于装置的设定值，人或动物发生触电时，它能迅速切断事故电源，避免事故范围的扩大，保障人身和设备的安全.本设计采用简单的控制电路能够实现空载和负载过重时都能有稳定输出.

1 设计方案

本系统主要由直流稳压模块、漏电检测模块、关断保护模块等组成，下面分别介绍这几个模块.

1.1 稳压电源电路

稳压电源电路如图1所示，本电路模块采用了LM358作为稳定放大器，采用P沟道MOS管， LM358内部拥有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，能够实现输入电压在5.5～25 V变化时，使输出端稳定在5±0.05V[1]200-207.

图1 稳压电源电路

1.2 漏电检测电路

漏电保护装置要求当输入电压为5 V时，输出电压不小于4.6 V，漏电检测电阻R1两端电压最大为0.4 V，漏电保护电路正常工作电流为250 mV，经计算得出R1电阻不得大于1.6 Ω，因此我们选择1Ω电阻作为检测电阻[2]102-108.如图2所示电路，接一个1Ω电阻，经过检测电阻两端电压变化计算电流大小.由于该电压太小，用减法电路给予放大，放大后的信号远大于输入失调电压.然后用电压比较器判断漏电流大小.此电路稳定可靠，经测试，达到了较高的电压检测精度.

1.3 关断保护分析

关断保护如图3所示，R1为检测电阻，适当调整电阻R1的值，当电路漏电电流为30 mA时，R1两端电压差值，经过LM358两级放大送到三极管基极，使三极管导通[3]57-60，继电器K1吸合，常闭触头断开，断开负载供电，同时常开触头闭合形成自锁.当漏电故障排除后，按常闭复位按钮S1，电路恢复到初始状态.

图3 关断保护电路

2 系统分析测试

2.1 稳压电源电路测试

电压调整率的测试方案：负载R为固定5 Ω，当输入电压在5.5～25 V变化时，记录测量输出电压，观察结果是否在5±0.05 V范围内变化，计算电压调整率，Su=|Uo2-Uo1|/Uo2×100%(Uo1为输入电压为5.5 V时的输出电压，Uo2为输入电压为25 V时的输出电压)[4]66-75.

2.2 漏电保护电路测试

稳压电源去掉5 Ω的负载，切换到漏电保护档，此时工作电压为5 V.接入一个20 Ω的负载，并在模拟支路里串入一个330 Ω的可调电阻，并串入数字万用表监测模拟漏电支路电流.以观察漏电保护路的可靠性和灵敏度.

3 测试结果及分析

3.1 测试结果

电压调整率的测试结果如表1所示.

表1 电压调整率的测试结果

3.2 漏电保护的测试结果分析

经测试，当支路电流达到29.6mA,继电器吸合并自锁，断开负载.调小支路电流到26 mA，按下复位按钮，电路恢复正常检测状态.经反复测试，电路可靠稳定，达到安全使用要求.动作电流的误差绝对值=|30-29.6|/30×100%=1.3%.

4 结论

经过反复调试，所得的实验结果显示数据误差在±0.002 V，远远小于市场上其他稳压电源的允许误差，符合设计要求.本系统在使用的过程中工作稳定可靠，电路功能完善，结构完整，操作方便，能够满足用户使用的多种需求.

[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2] 梁明理.电子线路[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3] 魏海明.实用电子电路500例[M].北京：化学工业出版社，2003.

[4] 韩广兴.电子元器件与实用电路基础[M].北京：电子工业出版社，2001.

[责任编辑 迎客松]

Design of DC Regulated Power Supply and Electric Leakage Protection System

RUAN Ying, CHENG Cong

(Xinliancollege,HenanNormalUniversity,Zhengzhou450063,China)

This design uses LM358, FET and operational amplifier to make a low and wide-ranged inear DC power supply which has more reliable characteristics in the case of almost-empty and load regulation.

LM358; linear DC power supply; leakage protection; field effect transistor

2015-04-02

阮 莹(1985- )，女，河南西峡人，河南师范大学新联学院助教，研究生，主要从事计算机应用技术研究。

1671-8127(2015)02-0052-03

TM44

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