第7章5 具有过电流保护的直流可调稳压电源
电子工艺实习_杨启洪_具有过流保护的直流可调稳压电源
过流过压保护可调直流电源
过流过压保护可调直流电压源电源是是对电子设备，电子电路等等提供电能的，这些电器设备，电路相对于电源来说，称之为负载，当电源本身出现故障或者是负载出现故障，若不及时排除，很有可能损坏电路。
当电路出现故障时，大部分情况下会出现电源电压异常或者是电流异常，而对电源及电路而言，电流过大，电压过高更具有破坏性，因此，具有过流过压保护功能的电源是在实际使用中应用非常广泛的电源。
过流过压保护的方法主要有以下这些措施：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，将它串接在电源电路中，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。
注意：并不是电流一超过保险丝的额定电流就立即熔断，通常要超过额定电流1.5倍至2倍，保险丝才熔断。
所以，这种保护方法是结构简单，成本低，电路设计方便；但缺点是：保护电流值不明确，在需要高精度保护条件下达不到要求，二是熔断后，需要更换，在一些烧保险比较频繁的情况下（如学生实验设备）就是很麻烦的一件事情。
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。
当电流没有超过额定值时，作为过流保护用的热敏电阻温度正常，所呈现的电阻很小，不会影响电源电路的正常工作，一旦当电流超过它的额定电流时，作为过流保护用的热敏电阻温度徒然升高，所呈现的电阻很大，截断电源与负载的通路，达到保护电源和负载本身的目的，此后由于流过作为过流保护用的热敏电阻的电流很小，温度降低，降低到一定程度时，1 作为过流保护用的热敏电阻电阻值减小到正常值，电源恢复工作，若故障没有排除，将会进入下一轮保护。
这种方法的优点是电路结构简单，成本低，但缺点是反应太慢，所以多数情况下也不宜使用。
晶闸管保护，在开关电源中用得较多，在开关电源中，有一个振荡器，我们可以设计让振荡器是否工作与晶闸管的状态有关，而晶闸管的状态由其电压决定，在电路正常工作条件下，让晶闸管处于截止状态，而一旦电路出现不正常状态，晶闸管导通，电路进入保护状态。
直流可调稳压电源的过压过流保护技术
直流可调稳压电源的过压过流保护技术直流可调稳压电源是一种广泛应用于实验室、仪器仪表和电子设备等领域的电源设备。
然而，由于电路设计或使用不当，过压和过流问题可能会导致电源设备的破坏，甚至对用户的安全构成威胁。
因此，过压过流保护技术在直流可调稳压电源中起着至关重要的作用。
本文将探讨几种常用的过压过流保护技术，以及它们的原理和应用。
1. 过压保护技术过压是指电源输出电压超过额定值的情况。
当过压发生时，保护系统应该能够迅速检测到，并采取相应的措施来保护电源设备。
以下是两种常见的过压保护技术：1.1 瞬时过压保护（OVP）瞬时过压保护是一种通过检测电源输出电压，一旦超过设定的阈值，立即采取措施限制电压的上升。
在这种技术中，一般会采用比较器和触发器等元件，通过反馈电路实现对电压的检测和控制。
1.2 渐变过压保护（SVP）渐变过压保护技术是一种在过压情况下逐步限制输出电压上升的技术。
通过控制电源输出电压的增加速度，以减轻过压对电源设备的冲击。
这种技术可以采用电源控制芯片来实现，通过软启动电路来限制电压的上升速度。
2. 过流保护技术过流是指电源输出电流超过额定值的情况。
类似于过压保护技术，过流保护技术也是非常重要的一种保护机制。
以下是两种常见的过流保护技术：2.1 瞬时过流保护（OCP）瞬时过流保护技术是一种通过检测电源输出电流来限制电流超过额定值的技术。
当电流超过设定的阈值时，瞬时过流保护会迅速切断电源输出，以避免电源设备和负载的损坏。
通常会采用电流检测电阻和比较器等元件来实现。
2.2 渐变过流保护（SCP）渐变过流保护技术是一种在过流情况下逐步限制输出电流上升的技术。
它类似于渐变过压保护技术，通过控制电源输出电流的增加速度来减轻过流对电源设备和负载的影响。
这种技术可以通过电流限制电路和反馈控制电路来实现。
在实际应用中，过压和过流保护技术往往是同时采用的，以确保电源设备和负载的安全。
此外，还可以结合其他保护技术，如温度保护、短路保护等，来进一步增强电源设备的安全性和可靠性。
直流可调稳压电源的电流保护与短路保护设计
直流可调稳压电源的电流保护与短路保护设计在电子设备中，直流可调稳压电源起到了为其他电子元件或电路提供稳定的直流电压的重要作用。
然而，在使用直流可调稳压电源时，电流保护和短路保护是必不可少的功能，以确保电子设备的安全运行和保护电子元件不受损坏。
本文将重点讨论直流可调稳压电源的电流保护与短路保护的设计原理。
1. 电流保护设计直流可调稳压电源的电流保护设计是为了防止电流超过设定范围，从而保护电子元件和电路的安全运行。
常见的电流保护设计方式包括电流限制保护和过载保护。
1.1 电流限制保护电流限制保护通过对电源输出电流进行实时监测，当输出电流超过设定的最大电流值时，电源会自动降低输出电流，以保护电子元件不受过大电流损害。
电流限制保护通常通过可编程电流源或电流检测电路来实现。
可编程电流源可以根据需要调整输出电流的上限，而电流检测电路则可以对电源输出的电流进行实时监测。
1.2 过载保护过载保护是另一种常见的电流保护设计方式，它通过对电源输出电流进行快速检测，当输出电流超过设定的过载电流阈值时，电源会立即切断输出电流，以避免电源和电子元件受损。
过载保护可以使用电流检测电路和电子开关等组件来实现。
2. 短路保护设计短路保护是直流可调稳压电源中非常重要的一项保护功能。
短路通常指的是在负载端出现短接或低阻值情况，这可能导致电源输出电流急剧上升，从而对电源和电子元件造成损害。
因此，短路保护设计旨在及时检测并防止短路情况的发生。
2.1 短路检测短路保护的核心是对短路情况进行检测。
常见的短路检测方式包括电流检测、电压检测和功率检测等。
其中，电流检测是最常用的方法。
电流检测可以通过在电源输出端加入电流检测电阻来实现，当检测到输出电流急剧上升时，电源会立即切断输出电流。
2.2 短路保护动作当短路情况被检测到时，直流可调稳压电源应迅速切断输出电流，以保护电源和电子元件。
切断输出电流可以通过电子开关和短路保护电路来实现。
电子开关可以迅速切断输出电流，而短路保护电路则可以对电源进行控制，确保输出电流及时切断。
电工电子技术与技能第七章《直流稳压电源》教案
电工电子技术及应用第七章《直流稳压电源》教案（7-1）【课题编号】03-07-01【课题名称】整流电路【教学目标】应知：1．整流的概念；2．理解整流电路的工作过程及不同类型的整流电路的优缺点；3．*了解晶闸管可控整流电路。
应会：1．能分析负载上电压的波形，会根据电压波形判断电路的故障点；2．正确计算电压、电流平均值，会根据电路要求选择整流电路元件参数。
【教学重点】整流的概念及意义；整流电路的工作过程分析以及元件参数的选择。
【难点分析】整流电路各点的电压波形分析及元件参数的选择。
【学情分析】根据学生特点，利用“做中教”，让学生在“做”中认识各种整流电路形式，通过“现象”自主探究整流电路特点，并会结合现象分析电路的故障点。
利用多媒体课件将整流电路工作过程形象化，以利于学生的理解。
对于参数的计算，省却繁琐的公式推导过程及原理讲解过程，要求学生会直接根据公式进行简单计算，合理选择元件参数即可。
【教学方法】讲授法、演示法【教具资源】整流二极管，整流桥，0～220V单相可调交流电源，多媒体课件，万用表，双踪示波器。
【课时安排】2学时（90分钟）【教学过程】一、导入新课直流电源在日常生活中应用很广，它的来源中，除了将其他形式的能直接转化为直流电能外，交流电经整流变为直流电也是直流电源的一种重要的形式。
【多媒体演示】（多媒体演示直流稳压电源稳压流程）引出：交流电能变为直流电的第一个环节-----整流电路二、讲授新课教学环节1：单相半波整流（一）“做中教”——单相半波整流电路实验教师活动：投影单相半波整流电路图，让学生搭建电路。
学生活动：分组实验（1）根据电路图，将一只变压器、一个整流二极管、一个负载电阻连接电路。
（2）闭合开关，用示波器观察交流输入端电压u1、负载两端电压u2的波形，并对波形特点作比较。
（3）用万用表测量交流输入端电压、负载两端电压，比较两者数值关系。
（4）交换二极管的正负极，再次观察比较u 1、u 2波形特点。
电子技术基础第7章直流稳压电源课件
(1) 负载的电流
IO
UO RL
12 4
mA
3mA
R 两端的电压 UR UI UO (3012)V 18V
通 过R的电流
IR
UR R
18 2
9mA
稳压管的电流 Iz IR IO 6mA
(2) 变压器副边电压的有效值
U2
UI
1.2
30 V 1.2
25V
(3) 二极管的平均电流
ID
1 2
UDRM 2 3U 2 2.45U 2 1.05U 0
常用的整流电路比较
名称
单相半波 单相全波 单相桥式 三相半波 三相桥式
负载 直流 电压
0.45U2 0.9U2
每个管 子承受 的最大 反向电 压
1.41U2
2.82U2
选择管子的参数
每个管 子的平 均电流
Io
0.5 Io
每个管子 承受的最 大反向电 压
Uf R2 Rp2 UO R1 R2 Rp
（2）基准电压环节：它是由稳压管DZ和限 流电阻R3构成的电路中获得，即取稳压管的电 压UZ，它是一个稳定性较高的直流电压，作为 调整、比较的标准。
（3）比较放大电路：由三极管T2构成，它 将取样电压Uf和基准电压UZ比较产生的差值电 压放大后去控制调整管T1的压降UCE1。
~220V
u2
uL
（1）
变压器副绕组电压有效值为
U 2 Uo / 0.9 26.6V
每个二极管承受的最高反向电压为 U DRM 2U 2 2 26.6 37.6V
流过每个二极管的电流平均值为
ID
IL 2
U0 2RL
24 2 50
0.24 A
直流可调稳压电源的软启动与过压保护设计
直流可调稳压电源的软启动与过压保护设计直流可调稳压电源是一种广泛应用于电子设备和实验室等领域的重要电源设备。
在实际应用中，为了确保电源的性能和可靠性，需要对其进行软启动和过压保护设计。
本文将介绍直流可调稳压电源的软启动原理和过压保护设计方法。
一、软启动原理直流可调稳压电源的软启动是为了避免开机瞬间电流过大，对电源和被供电设备造成损害。
软启动一般通过对电源启动过程中的电压或电流进行控制来实现。
软启动可采用线性控制或开关控制的方式。
线性控制软启动通过电阻或电容来实现电压或电流的缓慢上升，从而保护电源和被供电设备。
开关控制软启动则通过开关电路控制启动过程中的电流变化，实现对电源启动过程的精确控制。
二、软启动设计1. 电压控制软启动设计电压控制软启动设计是通过控制电源输出电压的上升速度来实现软启动。
可以采用电流反馈控制方法，在启动过程中逐渐增大电源输出电压，以实现电源的平稳启动。
具体实现上，可以通过在输出端串联电感和电容来实现电流反馈和电压上升的控制。
通过控制电感和电容的值和选取合适的控制电路，实现电压的缓慢上升。
2. 电流控制软启动设计电流控制软启动设计是通过控制电源输出电流的上升速度来实现软启动。
可以采用开关电路结合控制电路的方式，通过调整电源输出电流增加的速率，实现电源的软启动。
具体实现上，可以采用开关电源的启动电路和控制电路，在启动过程中通过控制开关器件的导通时间来控制输出电流的上升速度。
通过合理设计控制电路，实现电流的平稳增加，以保护电源和被供电设备。
三、过压保护设计过压保护是直流可调稳压电源中的重要保护机制，用于防止输出电压超过设定的安全范围，造成设备损坏。
过压保护的设计可以通过添加过压保护电路来实现。
过压保护电路一般由比较器、反馈电路和控制电路等组成。
当输出电压超过设定的阈值时，比较器会检测到超压信号，通过控制电路来控制开关器件的工作状态，实现对输出电压的保护控制。
过压保护设计还可以结合软启动设计，使过压保护在启动过程中也起到一定的保护作用。
直流可调稳压电源的电流限制与保护设计
直流可调稳压电源的电流限制与保护设计直流可调稳压电源（DC adjustable regulated power supply）是一种常见的电源装置，用于提供稳定的直流电压和电流输出。
在实际应用中，为了保护电气设备和防止电流过载，对直流可调稳压电源的电流进行限制和保护是非常重要的。
本文将讨论电流限制与保护设计的几个关键方面。
一、过流保护设计在直流可调稳压电源中，过流保护设计是必不可少的。
过流保护的主要目的是防止电源输出的电流超过预设值，从而避免损坏负载电路或电源本身。
以下是几种常见的过流保护设计方法：1. 电流限制器电流限制器是一种基本的过流保护装置，其工作原理是在电源输出电流超过预设值时将输出电流限制在设定值以下。
电流限制器通常由电流检测电路、电流传感器和控制电路组成。
当电流超过设定值时，控制电路会自动减小电源的输出电流，以达到过流保护的目的。
2. 熔断器熔断器是一种常用的过流保护装置，它能够在电流过载时自动断开电路，以保护电源和负载电路。
熔断器一般由熔丝和断路器两部分组成，当电流超过熔丝的额定电流时，熔丝会熔断，从而切断电路。
3. 过电流保护芯片过电流保护芯片是一种集成了过流保护功能的电子元器件，它可以对过流进行快速检测，并通过控制开关管等方式实现过流保护。
过电流保护芯片通常具有高精度的电流检测能力和可调的过流保护阈值，可以提供更灵活和可靠的过流保护功能。
二、电流限制设计除了过流保护，直流可调稳压电源还需要进行电流限制设计，以确保在负载短路或异常情况下电源能够有效限制输出电流，从而保护电源和负载电路的安全。
以下是几种常见的电流限制设计方法：1. 限流电阻限流电阻是一种简单但有效的电流限制装置。
通过在电源输出端串联一个合适的电流限制电阻，可以限制电源输出的电流。
在负载电路存在短路或异常情况时，限流电阻会限制电流的流动，起到保护作用。
2. 电流限制芯片电流限制芯片是一种专门用于电流限制的集成电路，它可以根据预设的电流限制值，在电流超过设定值时自动减小电源的输出电流。
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单相桥式整流电路
电工电子实验中心
u0 0.9u2 负载上电压平均值：
其中u2为变压器副边电压有效值。
6
电容滤波
当RLC=(3~5)T/2时，负载上平均电压为：u0 1.2u2 电工电子实验中心 当负载开路时，输出平均电压为： u0 2u2 其中u2为变压器副边电压有效值。
稳压电路和常见三端稳压管
在输出6V/0.5A的条件下，由并接在输出端的 交流毫伏表测出稳压输出的交流电压（纹波电 压），大约在0.05~2毫伏之间。
电工电子实验中心
26
测量纹波电压连接图
~ ~ + A
+ ~220V 具有过电流保护的稳压电源 6V V
0.5A
mv
<2mv
电工电子实验中心 ~ ~ -
Rj
27
L
N
二. 测量纹波电压
UE2-UBE1 UAK= R2+UBE1 15.5V R1+R2
IB1= UAK-UBE1 UBE1 1.13mA R2 R3
17V
U
E
2
I
B
电工电子实验中心
IC1=β IB1 IC1S
IC1= UE2-UEB2-ULED 17-0.7-1.2 = =15.1mA R4 1
11
1
稳压电路
18
稳压电源的PCB布线图
电工电子实验中心
按从小到大，从低到高的原则。 元件（管形）二种放置方法：平放和竖放。 大型元件端面紧贴板安装
电工电子实验中心
竖装 平装 紧贴板装
20
2、发光二极管焊接时不要剪断；需把管脚向内弯折；
3、为了后面调试方便，电路板焊接时C5电容的两管 脚暂时先不要剪断；
4、电路板全部焊接完之后，再焊接上变压器、开关 和220V的电源输入线； 电工电子实验中心
输出调至6V 电流至500mA 记录毫伏表读数(
设计值<2mV)
L
台式万能表
"V"档
N1
N
T
1
交流毫伏表
N2
2
直流毫安表 *
JBV3*0.5
电工电子实验中心
2
11 1 K 11
电路板
LED RW
U+ U-
滑线电阻器
28
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三. 过流保护设定值 电流表串接一可变电阻器，再串接于 输出电路中，调节可变电阻器，使输出 电流升至某一数值后突然变为0，则那一 最大电流值即为过流保护电流值。大约 在0.55~0.6A之间。
3 V I N 1 A D J V O U T 2
G
N
D
-
+
电子开关电路
主要由三极管V1(9013)与V2(TIP42C)组成电子 开关电路。 三极管开关特性: 饱和：UCE≦0.3；rCE→0，相当于开关闭合 条件：IB>IBS=UCC/β RC 截止：UCE≈UCC；rCE→∞，相当于开关断开 条件：UBE＜死区电压 空载时： UE2 = 2 12 17V
14
过电流保护电路
电工R 电子 实验中心 调整过流取样电阻 6的电阻值，可以调整过流包含额定值。
R7和C3组成延时电路避免由于输出端电容（或负载电容）充电造成可控
硅误触发。
15
16
12V/6.5VA D D 2 1 D D 3 4 U E
电工电子实验中心
原理图总结
2 3 V I N 1 A D J V O U T 2
电工电子实验中心
29
测量过流保护电流值连接图
A + ~220V 具有过电流保护的稳压电源 6V V
0.5A
Ｉ 突然掉下零前 的最大电流值
Rj
电工电子实验中心
30
需要记录的数据
项目
电压范围（V） 纹波电压（mV）
数值
电工电子实验中心
过流保护的电流：Imax（A）
31
电工电子实验中心
晏黑仂 电工电子实验中心
W7800系列（正） W7900系列（负） 输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 输出电流：1A（7800）、0.5A （W78M00）、0.1A（ W78L00）
电工电子实验中心
二极管D的作用：使Co不通过稳压器放电
原理图
特点：
输出电压可调: 从1.25V—7.5V连续可 调（额定电流500mA） 具有过流保护：使用安 全 输出纹波电压小：输出 直流电压所含交流量小 动态内阻低
24
一. 测量输出电压范围
L N
通电后如电路没有出现 异常现象，第一步可测试 输出电压范围，调节电位 器（从小值到大值），输 出电压应从1.25~7.5V范围 电工电子实验中心 变化。
L
N1
N
T
1
N2
2
JBV3*0.5
台式万能表
2
11 1 K 11
电路板
LED RW
U+ U-
25
二. 测试纹波电压
G N D -
Ui
IS
I1
I N A D 1 J
UO
3
V
V
2
O
U
13
T
+
过电流保护电路
电工 电子实验中心 由过流取样电阻 R6、延时电路 R7和C3、单向可控硅（MCR100-6)组成。
当输出电流超过额定值的20%时，过流取样电阻R6上的电压0.6V能够使 可控硅触发导通，从而使可控硅电压UAK降到0.8V左右，经R1和R2分压后 ，使V1的UBE降到0.2V左右，V1截止，V2也截止而切断电源。
21
存在的问题：
电阻对调； 电容接反； 两个焊点没有分开； 某些元件焊接时间过长，导致焊盘脱落。
电工电子实验中心
22
调 试
电工电子实验中心
23
主要步骤和注意事项：
1、在通电调试前，再认真检查电路板上的所有元件安 插是否正确，(如二极管、三极管、可控硅、集成稳 压块的型号和极性，电解电容器的极性、容量、耐 压值以及电阻的阻值、瓦数等）； 2、调试需用到的仪器、仪表（每4人一组仪器） 电压表 直流毫安表 交流毫伏表 电工电子实验中心 变阻器 3、步骤（如下）
O
U
A
D
3
U
2
E 电工电子实验中心
Is 50 μ A
1.25V
+ -
保护
G N D
1
J
T
+
1
12
-
稳压电路
LM317工作原理
U0 =UR1+UR2 =1.25+R2 (I1+IS) ≈ 1.25+R2*1.25/R1 =1.25(1+R2/R1)
UO=UR5+URw23
=1.25+(IR5+IS) RW23 1.25+IR5 RW23 （因为IS 50μA远小于IR5） 1.25 实验中心 电工 1.25 电子 RW23 R5 RW23 1.25 1 R5
32
G
N
D
-
+
焊 接
电工电子实验中心
17
主要步骤和注意事项：
1、根据原理图，在电路板中确定各元件的对应位置及 排列顺序。 特别要注意： 电阻的阻值和功率必须按书中要求； 整流二极管、发光二极管、电解电容的正负极； 三级管、可控硅的管脚顺序； 电工电子实验中心 不要将可控硅与9013三极管混淆； 不要将LM317稳压管和 TIP42C三极管混淆。
方框图
~220V
变 压 ~12V 器
电工 电子实验中心 整 滤
流 电 路
波 电 路
单方向脉动 直流电
较为平滑 直流电 电 子 开 关
输入电压及负载改变时能维 持输出电压不变的 稳 压 电 路
RL
过流控制
9
10
12V/6.5VA D D 2 1 D D 3 4 U E
电工电子实验中心
2
直流稳压电源原理图
3 V V 2
由稳压集成块LM317以及电路（R5、Rw）组成 LM317使用 (1) Ui≤40V (2) U32>3V，确保输出的纹波电压小 (3) I0L=1.5A (4) R21(R1)<240 Ω （选100 Ω ） (5) 加散热片——提高元件的耗 散功率，2W→15W
Uin
I
N
第7章 电子工艺技能实训 7.5 具有过电流保护的直流可调稳压电源
晏黑仂
电工电子实验中心
电工电子实验中心
1
原理 焊接 调试
电工电子实验中心
2
原理
电工电子实验中心
3
线性直流稳压电源的组成
半波整流
电工电子实验中心
负载上电压平均值： u0 0.45u2
电工电子实验中心
半波整流的应用：万用表测交流电压