本文利用LM358、場(chǎng)效應(yīng)管、運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)制作一臺(tái)低壓差、寬范圍的線性直流穩(wěn)壓電源，該電源在幾乎空載和較大負(fù)載情況下都具有可靠的穩(wěn)壓特性。
1.設(shè)計(jì)方案
本系統(tǒng)主要由直流穩(wěn)壓模塊、漏電檢測(cè)模塊、關(guān)斷保護(hù)模塊等組成，下面分別介紹這幾個(gè)模塊。
1.1穩(wěn)壓電源電路
穩(wěn)壓電源電路如圖1所示，本電路模塊采用了LM358作為穩(wěn)定放大器，采用P溝道MOS管，LM358內(nèi)部擁有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入電壓在5.5～25V變化時(shí)，使輸出端穩(wěn)定在5±0.05V。
圖1 穩(wěn)壓電源電路
1.2漏電檢測(cè)電路
漏電保護(hù)裝置要求當(dāng)輸入電壓為5V時(shí)，輸出電壓不小于4.6V，漏電檢測(cè)電阻R1兩端電壓最大為0.4V，漏電保護(hù)電路正常工作電流為250mV，經(jīng)計(jì)算得出R1電阻不得大于1.6Ω，因此我們選擇1Ω電阻作為檢測(cè)電阻。如圖2所示電路，接一個(gè)1Ω電阻，經(jīng)過(guò)檢測(cè)電阻兩端電壓變化計(jì)算電流大小。由于該電壓太小，用減法電路給予放大，放大后的信號(hào)遠(yuǎn)大于輸入失調(diào)電壓.然后用電壓比較器判斷漏電流大小.此電路穩(wěn)定可靠，經(jīng)測(cè)試，達(dá)到了較高的電壓檢測(cè)精度。
圖2 漏電檢測(cè)裝置電路
1.3關(guān)斷保護(hù)分析
關(guān)斷保護(hù)如圖3所示，R1為檢測(cè)電阻，適當(dāng)調(diào)整電阻R1的值，當(dāng)電路漏電電流為30mA時(shí)，R1兩端電壓差值，經(jīng)過(guò)LM358兩級(jí)放大送到三極管基極，使三極管導(dǎo)通，繼電器K1吸合，常閉觸頭斷開(kāi)，斷開(kāi)負(fù)載供電，同時(shí)常開(kāi)觸頭閉合形成自鎖。當(dāng)漏電故障排除后，按常閉復(fù)位按鈕S1，電路恢復(fù)到初始狀態(tài)。
圖3 關(guān)斷保護(hù)電路
2.系統(tǒng)分析測(cè)試
2.1穩(wěn)壓電源電路測(cè)試
電壓調(diào)整率的測(cè)試方案：負(fù)載R為固定5Ω，當(dāng)輸入電壓在5.5～25V變化時(shí)，記錄測(cè)量輸出電壓，觀察結(jié)果是否在5±0.05V范圍內(nèi)變化，計(jì)算電壓調(diào)整率，Su=|Uo2一Uo1|/Uo2×100(Uo1為輸入電壓為5.5V時(shí)的輸出電壓，Uo2為輸入電壓為25V時(shí)的輸出電壓)。
2.2漏電保護(hù)電路測(cè)試
穩(wěn)壓電源去掉5Ω的負(fù)載，切換到漏電保護(hù)檔，此時(shí)工作電壓為5V。接入一個(gè)20Ω的負(fù)載，并在模擬支路里串入一個(gè)330Ω的可調(diào)電阻，并串人數(shù)字萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)模擬漏電支路電流，以觀察漏電保護(hù)路的可靠性和靈敏度。
3.測(cè)試結(jié)果及分析
3.1測(cè)試結(jié)果
電壓調(diào)整率的測(cè)試結(jié)果如表1所示。
3.2結(jié)果分析
經(jīng)測(cè)試，當(dāng)支路電流達(dá)到29.6mA，繼電器吸合并自鎖，斷開(kāi)負(fù)載。調(diào)小支路電流到26mA，按下復(fù)位按鈕，電路恢復(fù)正常檢測(cè)狀態(tài)。經(jīng)反復(fù)測(cè)試，電路可靠穩(wěn)定，達(dá)到安全使用要求。動(dòng)作電流的誤差絕對(duì)值=|30-29.6l/30×100%=1.3%。
結(jié)束語(yǔ)
本文總結(jié)了基于LM358的直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示數(shù)據(jù)誤差在±0.002V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于市場(chǎng)上其他穩(wěn)壓電源的允許誤差，符合設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)在使用的過(guò)程中工作穩(wěn)定可靠，電路功能完善，結(jié)構(gòu)完整，操作方便，能夠滿足用戶使用的多種需求。
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