基于LM358的直流稳压电源及漏电保护系统设计

LM358引脚图及功能

LM 358 共有 8 个引脚，每个引脚具有不同的单独功能，下面为 LM 358引脚图及功能。

引脚 1 和引脚 8 是比较器的输出。

引脚 2 和引脚 6 为反相输入。

引脚 3 和引脚 5 是同相输入。

引脚 4 是 GND 端子。

引脚 8 是 VCC+。

运算放大器：

运算放大器，或简称运算放大器，本质上是一种直流耦合高增益电压放大设备，它们非常适合用于信号调理、直流放大、滤波，并可与外部反馈组件（如其输出之间的电容和电阻器）一起使用输入端子。

运算放大器根据其反馈配置执行不同的功能，无论是电阻式、电容式还是两者兼而有之，在此基础上，它可以使用差分放大器、积分器或加法器。

同相输入：

运算放大器的同相输入在LM358的电路图上用“+”号标记，同相输入为3

引脚。发现正电压施加到同相输入，然后它不会发生变化，它将在输出端产生正摆动。

如果将变化的波形（例如正弦波）应用于非反相输入（例如 LM358 中的引脚 3），那么它将以相同的方式出现在输出端，它没有被倒置。

反相输入：

运算放大器的反相输入在 LM358 的电路图中用“-”号标记，反相输入为 2 号引脚。

当在反相输入端施加正电压时，将产生负电压摆幅。因此，对反相输入应用正弦波，将在输出端出现反相。

LM358工作原理

这里设计了一个LM358的Proteus模拟，可以让你更好地了解LM358IC的工作原理。在这个模拟中，根据LDR值设计了一个小型自动LED开关电路。图像如下图所示：

你可以在上图中看到，我将LDR连接在输入引脚上，而LED连接在LM358的输出引脚上。

现在，当LDR变暗时，LED将保持关闭状态，但当LDR亮起时，LED也会亮起。

可变电阻用于灵敏度目，在下图中，显示了它的ON状态：

你可以在上图中看到现在LED亮起，因为LDR亮着。

基于LM358的直流稳压电源及漏电保护系统设计

利用LM358、场效应管、运算放大器设计制作一台低压差、宽范围的线性直流稳压电源，该电源在几乎空载和较大负载情况下都具有可靠的稳压特性。

1.设计方案

本系统主要由直流稳压模块、漏电检测模块、关断保护模块等组成，下面分别介绍这几个模块。

1.1稳压电源电路

稳压电源电路如图1所示，本电路模块采用了LM358作为稳定放大器，采用P沟道MOS管，LM358内部拥有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，能够实现输入电压在5.5～25V变化时，使输出端稳定在5±0.05V。

图1 稳压电源电路

1.2漏电检测电路

漏电保护装置要求当输入电压为5V时，输出电压不小于4.6V，漏电检测电阻R1两端电压最大为0.4V，漏电保护电路正常工作电流为250mV，经计算得出R1电阻不得大于1.6Ω，因此我们选择1Ω电阻作为检测电阻。如图2所示电路，接一个1Ω电阻，经过检测电阻两端电压变化计算电流大小。由于该电压太小，用减法电路给予放大，放大后的信号远大于输入失调电压。然后用电压比较器判断漏电流大小。此电路稳定可靠，经测试，达到了较高的电压检测精度。

图2 漏电检测装置电路

1.3关断保护分析

关断保护如图3所示，R1为检测电阻，适当调整电阻R1的值，当电路漏电电流为30mA时，R1两端电压差值，经过LM358两级放大送到三极管基极，使三极管导通，继电器K1吸合，常闭触头断开，断开负载供电，同时常开触头闭合形成自锁。当漏电故障排除后，按常闭复位按钮S1，电路恢复到初始状态。

图3 关断保护电路

2.系统分析测试

2.1稳压电源电路测试

电压调整率的测试方案：负载R为固定5Ω，当输入电压在5.5～25V变化时，记录测量输出电压，观察结果是否在5±0.05V范围内变化，计算电压调整率，Su=|Uo2一Uo1|/Uo2×100（Uo1为输入电压为5.5V时的输出电压，Uo2为输入电压为25V时的输出电压）。

2.2漏电保护电路测试

稳压电源去掉5Ω的负载，切换到漏电保护档，此时工作电压为5V。接入一个20Ω的负载，并在模拟支路里串入一个330Ω的可调电阻，并串人数字万用表监测模拟漏电支路电流，以观察漏电保护路的可靠性和灵敏度。

3.测试结果及分析

3.1测试结果

电压调整率的测试结果如表1所示。

3.2结果分析

经测试，当支路电流达到29.6mA，继电器吸合并自锁，断开负载。调小支路电流到26mA，按下复位按钮，电路恢复正常检测状态。经反复测试，电路可靠稳定，达到安全使用要求。动作电流的误差绝对值=|30-29.6l/30×100%=1.3%。