第03章 过压过流保护直流电源课程设计.docVIP

景德镇陶瓷学院 EDA课程训练设计报告 学 院 ： 景德镇陶瓷学院 姓 名 ： 张 紫 鳌 班 级 ： 10电子一班 学 号 ： 201010330119 设计题目 ： 过流过压保护直接电源 指导老师 ： 曹良足老师 2013年11月1日 一、题目 ： 过流过压保护直流电源 二、任务 ：设计一直流电源，重点是过流保护。 三、要求 ：电源输出直流电压15-17V，额定输出电流300mA，设计保护电流300mA，即当电源输出电流超过300mA时，保护电路动作，断开电源与负载的连接。 四、设计摘要及整个方框图 设计摘要： 过压过流保护的方法主要是要这些措施： A、熔断器保护，即通常用的保险丝，保险管，它是一种过流保护器件，将它串联在电源电路中，一旦当负载出现故障而使电源供电电流突然增大时，保险丝熔断，截断电源与负载的通路，达到保护电源和负载本身的目的。 B、自恢复保险保护，实际就是一种热敏电阻保护，它也是串接在电源电路中，是一种过流保护方法。 C、以继电器为主要器件的电子保护电路，继电器主开关接在电源主电路中，让控制电路控制继电器线圈而控制及电气主开关的通断。 D、以电源调整管为主要的电子保护电路，本项目所要介绍和实践的电路就是一个这样的保护电路，主要方法是让一个控制电路控制电源调整管的通断。 E、这种电路反应快，动作值界限确定，具有自恢复功能，是一种较理想的电源保护电路，缺点是电路相对复杂，成本高。 整个方框图： 五、单元单路设计及原理分析 整流滤波输出电压为16V左右，降压变压器次级电压的选择，因为整流滤波输出电压的最大值等于变压器次级电压的1.414倍，所以可考虑选择变压器次级电压为12V，这样，整流滤波输出电压的最大值等于17V。变压器的功率选择，因为电路输出额定电流300mA，所以电路输出额定功率为17V*300mA=5W，所以变压器功率为6—7W就可以了。 整流二极管的耐压要求：高于17V。 整流二极管的平均整流电流要求：大于300mA。 这样，整流二极管采用常用的整流二极管IN4001（耐压而100V，电流1A）就足够达到要求了。 滤波电容的耐压要求：高于17V。 滤波电容的容量要求：C（3—5）T/2/R,其中T为220V交流电周期为0.02秒，R为整流滤波电路负载电阻（可这样确定最小输出电压闭上最大输出电流15V/300mA=50Ω），C（600uF—1000uF），取C为1000uF/25V。 保护电路 上图所示为555定时器内部结构图，“2”“6”接一起通过电阻接电源VCC，通过电容器接地GND，电路刚接上电源时，电容C4无充电电荷，“2”“6”为低电平，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，与非门G1输出低电平，G2输出高电平，泄流管T截止，因此调整管Q1无偏置电流而截止，这时电源通过R6对电容C4充电，“2”“6”电位升高，当电位升高到（2/3）VCC时，比较器C1输出低电平，与非门G1输出高电平，泄流管T导通，调整管Q1导通。电源向负载供电。这就是电路其实工作过程，时间有电阻R6和电容C4决定。大约为R6*C4。 电路在正常工作条件下（无过流），检测电阻R5上电压较小，三极管Q2截止，555维持工作状态不变，泄流管T导通，调整管Q1导通。电源向负载供电。 如果电路输出电流过大，这个电流通过R5，在R5上产生较大的电压，使Q2导通，电容C4通过Q2快速放电，使“2”“6”电位快速下降低于（1/3）VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，与非门G1输出低电平，G2输出高电平，泄流管T截止，因此调整管Q1无偏置电流而截止，断开电源与负载的连接，起到保护电路和负载的目的。电路保护后，输出电流为0，Q2又截止，C4再次充电，当充电使得“2”“6”电位升高到（2/3）VCC时，比较器C1输出低电平，与非门G1输出高电平，泄流管T导通，调整管Q1导通，电源向负载供电。但只要故障没有排除，电源又立即进入保护状态。 当电路出于保护状态时，与非门G1输出低电平，非门G3输出高电平，发光二极管D1亮，表示电路处于保状态。 六、整个电路原理图 图1、过流过压保护电路 正常工作时，Trl和Tr2均截止，555复位，555中的放电品体管导通，它从Tr3基极吸取电流，使Tr3处开饱和，电视污5-12V便直接送主负载。当负载吸取电流超过规定值时，Rsc压降增加，使Trl导通，555被触发，于是内部放电晶体