直流电源及漏电保护装置

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1、2013年全国大学生电子设计竞赛2013年全国大学生电子设计竞赛直流稳压电源及漏电保护装置（L题）【专科组】2013年9月7日32013年全国大学生电子设计竞赛摘要本直流稳压电源及漏电保护装置由直流稳压模块TPS5450模块、负载电阻RL和漏电保护装置电路组成。TPS5450电源模块主要任务是把输入5.5V-25V的电压稳定在5V±5%的输出范围内，使用拨动开关来选择电路，使之测算出电源输出功率，与电压调整率并使得电源调整率Su≤1%。本设计采用TI公司MSP430F5438A单片机为控制核心，利用内部自带的12位A/D转换器进行基准电压检测再计算出功率，并显示在2.4寸液晶屏上，漏电保护

2、部分通过采样比较放大触发可控硅来控制继电器动作，从而达到断开主电路进行保护。当漏电流小于30ma时，按下复位键时候复位，继电器复位接通主电路。关键词：MSP430F5438A,TPS5450，漏电保护，32013年全国大学生电子设计竞赛目录1系统方案11.1主控模块的论证与选择11.2电源稳压模块的论证与选择11.3显示模块的论证与选择12系统理论分析与计算12．1系统理论的分析12.1．1直流稳压电源分析12.1.2漏电检测电路分析22.1.3关断保护电路的分析22.2系统理论的计算22.2.1漏电检测电路参数计算22.2.2关断保护电路参数计算23电路与程序设计23.1电路的设计23.

3、1.1系统总体框图23.1.2控制系统电路原理图33.1.3TFT彩屏显示电路原理图33.1.4直流稳压电源电路原理图43.1.5功率测量电路原理图43.1.6漏电保护电路原理图53.2程序的设计53.2.1程序功能描述与设计思路53.2.2程序流程图54测试方案与测试结果54.1测试方案54.2测试仪器64.3测试结果及分析64.3.1测试结果64.3.2测试分析与结论6附录1：电路原理图9附录2：实物效果图10附录3：PCB图11附录4：源程序12附录5：主要元器件清单3732013年全国大学生电子设计竞赛直流稳压电源及漏电保护装置（L题）【专科组】1系统方案本系统主要由MSP430F

4、5438主控模块、电源稳压模块TPS5450模块、TFT彩屏显示模块、负载电阻模块和漏电保护模块，下面分别论证这几个模块的选择。1.1主控模块的论证与选择方案一：选用51单片机作为控制器。A/D芯片采集负载RL的电流经程序计算控制彩屏显示功率。但51单片机处理速度慢，内部无A/D需外加电路，电路复杂。方案二：选用凌阳公司的SPCE061A单片机作为控制器。SPCE061A是16位的处理器，单片机运算能力强，但该单片机的应用不是十分灵活，操作不熟练。方案三：选用TI公司MSP430F5438A作为控制器。内部A/D采集负载RL的电流经程序计算控制彩屏显示功率，无外加A/D芯片电路简单，且处理

5、速度快，功耗低。综合以上三种方案，选择方案三。1.2电源稳压模块的论证与选择方案一：选用LM2596开关电压调节器。它是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。方案二：选用L7805三端稳压芯片。它所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，但带负载能力不强。方案三：选用TPS5450稳压芯片。它有5.5V至36V宽输入电压范围，5A的输出电流，带负载能力强。综合以上三种方案，选择方案三。1.3显示模块的论证与选择方案一：采用数码管显示。数码管功耗较大，显示内容单一，不易控制。方案二：采用12864图形液晶显示屏。内部自带字库

6、方便操作，但颜色单一无法显示出比较好看的界面。方案三：采用2.4寸TFT液晶彩屏。可以显示任意颜色文字，或者彩色图片。综合以上三种方案，选择方案三。2系统理论分析与计算2．1系统理论的分析2.1.1直流稳压电源分析此系统设计的直流稳压电源要求输入电压在5V~25V范围内，稳压模块带负载电阻352013年全国大学生电子设计竞赛5欧输出电压为5V±0.05V，电压调整率为Su≤1%，连接方式不变，负载电阻值固定为5Ω。当直流输入电压在5.5~7V变化时，输出电压为5V±0.05V连接方式不变，直流输入电压固定在7V，当直流稳压电源输出电流由1A减小到0.01A时，要求负载调整率S≤1%。选用T

7、PS5450稳压芯片，制作稳压电源模块。2.1.2漏电检测电路分析漏电保护部分要求设计一个动作电流为30mA的漏电保护装置，使用稳压电源进行供电，电路负载20Ω，设计一条由毫安级电流表和可调电阻R构成的漏电支路，当调节电阻R使漏电支路电流为30mA时，漏电保护动作，切断主控电路并使得RL电阻两端电压为0V。比较运算放大器采集的电压值与计算设定的基准电压进行比较放大，利用输出电压控制晶闸管导通，使继电器吸合，从而断开主电路