過壓過流保護直流電源課程設(shè)計

1、<p>　　電子線路課程設(shè)計報告</p><p><b>　　學(xué) 院 </b></p><p><b>　　姓 名 </b></p><p><b>　　班 級 </b></p><p><b>　　學(xué) 號 </b><

2、;/p><p><b>　　設(shè)計題目 </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師 </b></p><p>　　2011 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　題 目…………………………………3</p&g

3、t;<p>　　任 務(wù)…………………………………3</p><p>　　要 求…………………………………3</p><p>　　設(shè)計摘要及整體方框圖………………3</p><p>　　單元單路設(shè)計及原理分析……………4</p><p>　　整體電路原理圖………………………8</p><p>　　原件表

4、…………………………………9</p><p>　　PCB板制作……………………………9</p><p>　　焊接與調(diào)試……………………………10</p><p>　　體 會…………………………………11</p><p>　　一、題目 ： 過流過壓保護直流電源</p><p>　　二、任務(wù) ：設(shè)計一直流電源，重點是

5、過流保護。</p><p>　　三、要求 ：電源輸出直流電壓15-17V，額定輸出電流300mA，設(shè)計保護電流300mA，即當電源輸出電流超過300mA時，保護電路動作，斷開電源與負載的連接。</p><p>　　四、設(shè)計摘要及整個方框圖 </p><p><b>　　設(shè)計摘要：</b></p><p>　　過壓過流保護

6、的方法主要是要這些措施：</p><p>　　熔斷器保護，即通常用的保險絲，保險管，它是一種過流保護器件，將它串聯(lián)在電源電路中，一旦當負載出現(xiàn)故障而使電源供電電流突然增大時，保險絲熔斷，截斷電源與負載的通路，達到保護電源和負載本身的目的。</p><p>　　自恢復(fù)保險保護，實際就是一種熱敏電阻保護，它也是串接在電源電路中，是一種過流保護方法。</p><p>　　

7、以繼電器為主要器件的電子保護電路，繼電器主開關(guān)接在電源主電路中，讓控制電路控制繼電器線圈而控制及電氣主開關(guān)的通斷。</p><p>　　以電源調(diào)整管為主要的電子保護電路，本項目所要介紹和實踐的電路就是一個這樣的保護電路，主要方法是讓一個控制電路控制電源調(diào)整管的通斷。</p><p>　　這種電路反應(yīng)快，動作值界限確定，具有自恢復(fù)功能，是一種較理想的電源保護電路，缺點是電路相對復(fù)雜，成本高。

8、</p><p><b>　　整個方框圖：</b></p><p>　　五、單元單路設(shè)計及原理分析</p><p>　　降壓，整流，濾波電路</p><p>　　整流濾波輸出電壓為16V左右，降壓變壓器次級電壓的選擇，因為整流濾波輸出電壓的最大值等于變壓器次級電壓的1.414倍，所以可考慮選擇變壓器次級電壓為12V，這樣

9、，整流濾波輸出電壓的最大值等于17V。變壓器的功率選擇，因為電路輸出額定電流300mA，所以電路輸出額定功率為17V*300mA=5W，所以變壓器功率為6—7W就可以了。</p><p>　　整流二極管的耐壓要求：高于17V。</p><p>　　整流二極管的平均整流電流要求：大于300mA。</p><p>　　這樣，整流二極管采用常用的整流二極管IN4001（耐

10、壓而100V，電流1A）就足夠達到要求了。</p><p>　　濾波電容的耐壓要求：高于17V。</p><p>　　濾波電容的容量要求：C>（3—5）T/2/R,其中T為220V交流電周期為0.02秒，R為整流濾波電路負載電阻（可這樣確定最小輸出電壓閉上最大輸出電流15V/300mA=50Ω），C>（600uF—1000uF），取C為1000uF/25V。</p>

11、<p><b>　　保護電路</b></p><p>　　上圖所示為NE555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，“2”“6”接一起通過電阻接電源VCC，通過電容器接地GND，電路剛接上電源時，電容C4無充電電荷，“2”“6”為低電平，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸出高電平，泄流管T截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流而截止，這時電源通過R6對電容C4充電，“

12、2”“6”電位升高，當電位升高到（2/3）VCC時，比較器C1輸出低電平，與非門G1輸出高電平，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通。電源向負載供電。這就是電路其實工作過程，時間有電阻R6和電容C4決定。大約為R6*C4。</p><p>　　電路在正常工作條件下（無過流），檢測電阻R5上電壓較小，三極管Q2截止，555維持工作狀態(tài)不變，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通。電源向負載供電。</p><p&g

13、t;　　如果電路輸出電流過大，這個電流通過R5，在R5上產(chǎn)生較大的電壓，使Q2導(dǎo)通，電容C4通過Q2快速放電，使“2”“6”電位快速下降低于（1/3）VCC時，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，與非門G1輸出低電平，G2輸出高電平，泄流管T截止，因此調(diào)整管Q1無偏置電流而截止，斷開電源與負載的連接，起到保護電路和負載的目的。電路保護后，輸出電流為0，Q2又截止，C4再次充電，當充電使得“2”“6”電位升高到（2/3）VCC時，

14、比較器C1輸出低電平，與非門G1輸出高電平，泄流管T導(dǎo)通，調(diào)整管Q1導(dǎo)通，電源向負載供電。但只要故障沒有排除，電源又立即進入保護狀態(tài)。</p><p>　　當電路出于保護狀態(tài)時，與非門G1輸出低電平，非門G3輸出高電平，發(fā)光二極管D1亮，表示電路處于保狀態(tài)。</p><p><b>　　各元件參數(shù)的計算：</b></p><p>　　555的工

15、作電壓不能大于16V，不能直接將整流濾波后電壓（最大為17V）加到555上，串聯(lián)一個紅色發(fā)光二極管降壓，降壓后最大為15.2V。</p><p>　　555輸出高電平電壓約為14V，設(shè)計D1電流為4mA，則R1=（14—1.8）/4=3.05K，取R1=3K。</p><p>　　R6和C4的計算，設(shè)計保護電路時間為0.5秒，則根據(jù)T=1.1R6*C4，可取C4=47uF，R6=10K。&

16、lt;/p><p>　　設(shè)Q2導(dǎo)通電壓為0.6V，則R5=0.6V/300mA=2Ω。</p><p>　　“7”為低電平時，Q1要飽和導(dǎo)通，因為當“7”為低電平時電阻R3上的電流近似為17/R3，這個電流設(shè)多大合適？這要考慮調(diào)整管的電流放大系數(shù)β，小功率管9012的β>50，而調(diào)整管最大輸出電流為300mA，因此，調(diào)整管基極電流值要大于6mA，調(diào)整管就處于飽和狀態(tài)，R3=17/6=2.

17、83K，可取R3=2K。</p><p>　　R2的估算：當取R3為2K時，R3電流為8.5mA，是基極電流與R2電流之和，因此R2電流必須小于2.5mA，取R2=10K可行。</p><p>　　Q1主要考慮的是最大輸出電流，因最輸出電流為300mA，而9012的電流可達到500mA。</p><p>　　R4取幾十歐姆都可以。</p><p&

18、gt;　　R7是在帶負載開機時，且負載較重時開啟電源，此時由于開機時濾波電容的充電以及負載電流的共同影響，電路可能啟動不了，有了R7提供通路，電路可以啟動。</p><p>　　S是啟動按鍵，在帶負載開機時，且負載很重視開啟電源，此時由于開始時濾波電容的充電以及負載電流的共同影響，電路可能啟動不了，按下按鍵提供通路，電路可以啟動。</p><p><b>　　六、整個電路原理圖&

19、lt;/b></p><p><b>　　七、元件表</b></p><p><b>　　八、PCB制作</b></p><p>　　下料---內(nèi)層涂覆---曝光----顯影---蝕刻----蝕刻檢驗----A0I----打靶孔---黑化---層壓---鉆孔---沉銅（也叫板電）---外層涂覆--曝光--顯影---圖

20、電---去摸蝕刻---中檢---阻焊-字符--表面處理--外形--測試--成檢--包裝--入庫</p><p><b>　　九、焊接與調(diào)試</b></p><p>　　仔細研究電路原理圖，其重點是過流保護過程的分析與理解。</p><p>　　當電路工作原理問題弄清以后，計算確定電路中各電阻的阻值。將其討論過程以及設(shè)計計算過程寫入報告中。若將保

21、護電流改為500mA,請重新確定R5。</p><p>　　仔細研究印刷電路板，在本印刷電路板上將要裝配的期間有：普通1/4W電阻器，瓷片電容器，整流二極管，發(fā)光二極管，三極管，集成塊555。輸入和輸出接口等等。</p><p>　　仔細研究印刷電路上的圖形或符號，確定個位置所裝配的適合種元件。若是二極管，還是要弄清板上的對應(yīng)“+”極和“—”極，若是三極管，弄清板上對應(yīng)的“e”“b”“c”

22、，對于集成塊，要弄清楚個腳在印刷板上的相應(yīng)位置。</p><p>　　仔細研究元器件，各電阻器及其阻值，精度，功率，電阻阻值可從電阻上所標的色碼直接讀出，或者萬用表的歐姆檔直接測量確定。各瓷片電容的電容量。各發(fā)光二極管及其“+”“—”極。三極管上對應(yīng)的“e”“b”“c”，集成塊的腳編號的確認。</p><p>　　認真焊接。按照印刷板上器件編號找到相應(yīng)的元件，按以下順序焊接：電阻，IC座，

23、瓷片電容，發(fā)光二極管。三極管，接口。</p><p><b>　　十、體會</b></p><p>　　在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。</p&

24、gt;<p>　　在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。</p><p>　　在此感謝我們的老師，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設(shè)計的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細心指導(dǎo)。而您