基于LM358的線性直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)介紹

當(dāng)今社會(huì)人們享受著電子設(shè)備帶來極大的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路——電源電路。電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源;同時(shí)，在保護(hù)方面也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，所以漏電保護(hù)裝置也是一個(gè)必然的電路需求，漏電保護(hù)裝置是用來防止人身觸電和漏電引起事故的一種接地保護(hù)裝置，當(dāng)電路或用電設(shè)備漏電電流大于裝置的設(shè)定值，人或動(dòng)物發(fā)生觸電時(shí)，它能迅速切斷事故電源，避免事故范圍的擴(kuò)大，保障人身和設(shè)備的安全。因此本文利用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，斷開負(fù)載供電，同時(shí)常開觸頭閉合形成自鎖。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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