一种具有ldo功能的稳压电源及漏电保护电路设计
设计一个线性直流稳压电源，它是一种具有LDO功能的宽范围电压输入、高稳定的+5V电压输出，由C511大功率PNP电源调整管、稳压模块TL431等元件组成。漏电保护的原理是通过进出霍尔传感器的电压的进入值的大小和流出值的大小进行检测，然后再使用单片机对传感器进行采样检测，将电路中的漏电电流以及功率通过显示电路显示出来，单片机再根据电流的大小决定电源的输出。
目录
引言 5
一、电路的设计方案 5
二、主选芯片的介绍 5
2.1 STC12C5204AD单片机芯片介绍 5
2.2 TL431介绍 6
2.3 TL431的封装 7
2.4 TL431的实际参数和特性 7
2.5 TL431的内部结构 8
三、硬件电路 9
3.1 LDO线性直流稳压电源 9
3.2电流检测及负载过流保护电路设计 10
3.3 漏电保护电路设计 11
3.4 单片机控制电路 11
四、软件设计 12
五、测试结果及分析 13
结束语 13
附录 15
附录1:主要程序清单 15
附录2:原理图 30
附录3:PCB图 31
Abstract:Design a linear DC regulated power supply, it is a LDO function with a wide range of voltage input, high stability of the +5V voltage output by the C511 highpower PNP power supply regulator, voltage regulator module TL431 components. The principle of leakage protection by entering the voltage value of the sensor in and out of Holzer and out of the size value were detected, and t
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hen use the MCU to sample and test the sensor in the circuit, leakage current and power displayed by the display circuit, the MCU according to the output current is determined by the size of the power supply.
Key words: protection circuit; LDO; regulated power supply
引言
当今社会的科技十分发达，各种类型的电子产品已经被人们熟知并使用，这就导致了稳压电源的实事性和广泛性。各种可随身携带的电子产品的续电能力成为了一个大问题，为了解决这个问题，就需要用稳压电源芯片，该芯片能够提供稳定的电压，保持电子产品的持续放电能力和使用寿命。LDO低压差线性稳压器在集成电路系统中的普遍应用是因为输出稳定，波纹电压小又属于直流稳压芯片。本文次设计中，保护电路以及电源都设计了LDO功能，通过电路的LDO功能，可以将电路中的电流，电压以及功率显示出来，方便人们的观察。电路运行的时候利用了STC12C5204AD单片机，具体设计要求如下：
（1）当电路中的负载为定值5Ω时候,直流电压的输出值在5.527V之间变动，当输出电压值为5±0.05V时，电压的可调整率应该小于0.2%。
（2）当直流稳压电源的输出值为固定值5.5V时，其输出电流应该从1 A开始逐渐减小到0.01 A，此时负载的调节率应为SL≤1%或更低。
（3）对电路功率测量以及电源输出功率的测量电路并没有设计漏电保护装置。
一、电路的设计
该保护电路的设计构成主要由具有LDO功能的直流稳压电源、电流采样电路、过流保护电路以及漏电保护电路组成，所需采集的样本有输出的电压和电流信号，由单片机进行样本采集来实现漏电保护，并通过霍尔传感器来检测漏电流的大小，再对输出进行调节，从而达到保护电路的目地。图1为本次的系统设计框图
二、简介主选芯片
2.1 单片机
单片机将其运用在电路中，具有功率损耗低、抗外界干扰能力强、处理速度快的特点，根据相关资料查询，单片机可以完全兼容传统指令代码，并增加10倍左右的速度，而复位电路是专门MAX810复位电路，有双PWM，还包含内置8位的A/D转换功能,其转换速度可达300K/S,完全符合本次设计所需。
以下，就对单片机做一些基本的介绍：首先，单片机完全兼容传统的8051单片机的全部指令，在可完成的功能上比8051单片机更为强大，，周期是单时钟周期。因为是单片机的工作电压为5V，所以电源端允许的输入电压为3.3V5.5V，5V直流输出电压前端及单片机工作电压的设计。由于在0～35MHz操作频率发生变化，是大约10倍传统的8051单片机的工作速度，几乎350mhz平均，所以，这种型号的单片机在处理数据过程中速度还是很快的。而且它的内部存储空间也很充足，程序存储达到了4K，完全满足本次的设计需求。其次，单片机在内部还有256Byte的RAM，加快了单片机的运行速度。单片机的I/O 口是可以扩展的，最多可扩展至27个，也能满足本次的设计要求。因为单片机的版本比较高，所以不需要重现下载单片机的程序编辑和仿真器，用户在下载程序的时候可以直接使用单片机的串口P30和P30，十分方便。单片机的芯片拥有带电可擦功能，所以将硬件数据导入其中不会因为突然掉电对程序造成损害。它的内部集成定时器拥有看门狗的功能，而且使用的是MAX810的专用复位电路。因此，运用单片机不仅不需要重新设计复位电路，而且还分担了一部分电路压力。除此之外，还将电检测电路安装在了它的内部。这样一来，在去掉电检测时就可以运用单片机P12口的一个低压门槛比较器来完成。16位的定时器在单片机的内部有4个。
MCU中有两个时钟，当T0溢出的时候，P34（T0）为输出时钟，当T1溢出的时候，将P35（T1）作为输出时钟。 单片机的内部共有6路外部中断的I/O口，中断的触发模式可设计为下降沿或者是低电平，与此同时，它对PCA模块的上升沿中断也是支持的。 就单片机而言，它有2条电路，即PWM和PCA。它内部设置的是速度可达300K/S的8位A/D转换功能，十分高效。另外，其能以通用的方式实现全双工异步串行口(UART)，利用高速芯片和定时器还有PCA软件实现多串口的功能。工作温度范围因为设计出于对成本和购买的便利性选择了商业级的芯片。其中工业级的基本工作温度范围是40度到80度，而商业级的工作温度是0度75度。另一方面单片机在工作过程中，也会产生一定的热量，但是其温度很难超过75度，将两者进行比较，再结合本次设计的要求，商业芯片更加符合要求。在对芯片进行塑封的时候，选择的是DIP28封装，该芯片具有体积小、价格实惠的优点，在功能上也能满足本次要求。
目录
引言 5
一、电路的设计方案 5
二、主选芯片的介绍 5
2.1 STC12C5204AD单片机芯片介绍 5
2.2 TL431介绍 6
2.3 TL431的封装 7
2.4 TL431的实际参数和特性 7
2.5 TL431的内部结构 8
三、硬件电路 9
3.1 LDO线性直流稳压电源 9
3.2电流检测及负载过流保护电路设计 10
3.3 漏电保护电路设计 11
3.4 单片机控制电路 11
四、软件设计 12
五、测试结果及分析 13
结束语 13
附录 15
附录1:主要程序清单 15
附录2:原理图 30
附录3:PCB图 31
Abstract:Design a linear DC regulated power supply, it is a LDO function with a wide range of voltage input, high stability of the +5V voltage output by the C511 highpower PNP power supply regulator, voltage regulator module TL431 components. The principle of leakage protection by entering the voltage value of the sensor in and out of Holzer and out of the size value were detected, and t
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
hen use the MCU to sample and test the sensor in the circuit, leakage current and power displayed by the display circuit, the MCU according to the output current is determined by the size of the power supply.
Key words: protection circuit; LDO; regulated power supply
引言
当今社会的科技十分发达，各种类型的电子产品已经被人们熟知并使用，这就导致了稳压电源的实事性和广泛性。各种可随身携带的电子产品的续电能力成为了一个大问题，为了解决这个问题，就需要用稳压电源芯片，该芯片能够提供稳定的电压，保持电子产品的持续放电能力和使用寿命。LDO低压差线性稳压器在集成电路系统中的普遍应用是因为输出稳定，波纹电压小又属于直流稳压芯片。本文次设计中，保护电路以及电源都设计了LDO功能，通过电路的LDO功能，可以将电路中的电流，电压以及功率显示出来，方便人们的观察。电路运行的时候利用了STC12C5204AD单片机，具体设计要求如下：
（1）当电路中的负载为定值5Ω时候,直流电压的输出值在5.527V之间变动，当输出电压值为5±0.05V时，电压的可调整率应该小于0.2%。
（2）当直流稳压电源的输出值为固定值5.5V时，其输出电流应该从1 A开始逐渐减小到0.01 A，此时负载的调节率应为SL≤1%或更低。
（3）对电路功率测量以及电源输出功率的测量电路并没有设计漏电保护装置。
一、电路的设计
该保护电路的设计构成主要由具有LDO功能的直流稳压电源、电流采样电路、过流保护电路以及漏电保护电路组成，所需采集的样本有输出的电压和电流信号，由单片机进行样本采集来实现漏电保护，并通过霍尔传感器来检测漏电流的大小，再对输出进行调节，从而达到保护电路的目地。图1为本次的系统设计框图
二、简介主选芯片
2.1 单片机
单片机将其运用在电路中，具有功率损耗低、抗外界干扰能力强、处理速度快的特点，根据相关资料查询，单片机可以完全兼容传统指令代码，并增加10倍左右的速度，而复位电路是专门MAX810复位电路，有双PWM，还包含内置8位的A/D转换功能,其转换速度可达300K/S,完全符合本次设计所需。
以下，就对单片机做一些基本的介绍：首先，单片机完全兼容传统的8051单片机的全部指令，在可完成的功能上比8051单片机更为强大，，周期是单时钟周期。因为是单片机的工作电压为5V，所以电源端允许的输入电压为3.3V5.5V，5V直流输出电压前端及单片机工作电压的设计。由于在0～35MHz操作频率发生变化，是大约10倍传统的8051单片机的工作速度，几乎350mhz平均，所以，这种型号的单片机在处理数据过程中速度还是很快的。而且它的内部存储空间也很充足，程序存储达到了4K，完全满足本次的设计需求。其次，单片机在内部还有256Byte的RAM，加快了单片机的运行速度。单片机的I/O 口是可以扩展的，最多可扩展至27个，也能满足本次的设计要求。因为单片机的版本比较高，所以不需要重现下载单片机的程序编辑和仿真器，用户在下载程序的时候可以直接使用单片机的串口P30和P30，十分方便。单片机的芯片拥有带电可擦功能，所以将硬件数据导入其中不会因为突然掉电对程序造成损害。它的内部集成定时器拥有看门狗的功能，而且使用的是MAX810的专用复位电路。因此，运用单片机不仅不需要重新设计复位电路，而且还分担了一部分电路压力。除此之外，还将电检测电路安装在了它的内部。这样一来，在去掉电检测时就可以运用单片机P12口的一个低压门槛比较器来完成。16位的定时器在单片机的内部有4个。
MCU中有两个时钟，当T0溢出的时候，P34（T0）为输出时钟，当T1溢出的时候，将P35（T1）作为输出时钟。 单片机的内部共有6路外部中断的I/O口，中断的触发模式可设计为下降沿或者是低电平，与此同时，它对PCA模块的上升沿中断也是支持的。 就单片机而言，它有2条电路，即PWM和PCA。它内部设置的是速度可达300K/S的8位A/D转换功能，十分高效。另外，其能以通用的方式实现全双工异步串行口(UART)，利用高速芯片和定时器还有PCA软件实现多串口的功能。工作温度范围因为设计出于对成本和购买的便利性选择了商业级的芯片。其中工业级的基本工作温度范围是40度到80度，而商业级的工作温度是0度75度。另一方面单片机在工作过程中，也会产生一定的热量，但是其温度很难超过75度，将两者进行比较，再结合本次设计的要求，商业芯片更加符合要求。在对芯片进行塑封的时候，选择的是DIP28封装，该芯片具有体积小、价格实惠的优点，在功能上也能满足本次要求。
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