用NE555設(shè)計(jì)交流電源穩(wěn)壓器

1、2013 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文學(xué)校：天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院院系、專業(yè)：電氣系計(jì)算機(jī)控制專業(yè)班級(jí)： 10計(jì)控 2班姓名：李志中用 NE555 設(shè)計(jì)交流電源穩(wěn)壓器（含延時(shí)保護(hù)電路）交流電源穩(wěn)壓器概述 ： 交流穩(wěn)壓電源是能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源的電子裝置，又稱為交流穩(wěn)壓 器。各種電子設(shè)備要求有比較穩(wěn)定的交流電源供電， 特別是當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到 個(gè)個(gè)領(lǐng)域后，它們的控制電路電路板采用由交流電網(wǎng)直接供電而不采用任何保護(hù) 措施的方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求了。交流穩(wěn)壓電源的用途極為廣泛， 類型繁多， 大致可以分為 有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)兩 大類。其中無觸點(diǎn)交流穩(wěn)壓電源 包括：鐵磁諧振式、磁放大器式、 感應(yīng)式和晶閘管 式。鐵磁諧

2、振式交流穩(wěn)壓電源是利用飽和扼流環(huán)與電容器組合， 具有恒壓伏安特 載能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠?？墒侨秉c(diǎn)在于波形失真度大。相比之下，磁放大器式 交流穩(wěn)壓電源帶有起反饋?zhàn)饔玫拈]環(huán)控制系統(tǒng)， 所以穩(wěn)定度高， 輸出波形好。 但 是磁放大器式交流穩(wěn)壓電源因采用慣性較大的磁放大器，故恢復(fù)工作時(shí)間較長(zhǎng)。 又因其使用的是自偶方式，所以抗干擾能力相對(duì)較差。感應(yīng)式交流穩(wěn)壓電源是改變變壓器次級(jí)電壓相相對(duì)于初級(jí)電壓相的相位差 來輸出穩(wěn)定交流電壓的裝置。 它的性能相對(duì)于前面兩種穩(wěn)壓電源都有提高， 它輸 入電壓范圍寬，同時(shí)輸出電壓波形好，功率可達(dá)數(shù)百千瓦。缺點(diǎn)在于，這種穩(wěn)壓 器的轉(zhuǎn)子經(jīng)常處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，功耗大，效率低，成本高。晶

3、閘管交流穩(wěn)壓器如其名， 它的主要原件是晶閘管， 具有穩(wěn)定度高、 反應(yīng)快、 無噪聲等有點(diǎn)，但是，同時(shí)它會(huì)制造出干擾，損害市電網(wǎng)波形，干擾電子通信設(shè) 備。有觸點(diǎn)交流穩(wěn)壓器 包括滑動(dòng)式交流穩(wěn)壓器，是改變變壓器的滑動(dòng)觸點(diǎn)的位 置，而獲得穩(wěn)定電壓的裝置。觸點(diǎn)的滑動(dòng)是靠伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展， 80年代又出現(xiàn)了 3 種新型交流穩(wěn)壓電源。其中， 應(yīng)用較為廣泛的是數(shù)控式交流穩(wěn)壓器和步進(jìn)式穩(wěn)壓器， 是由邏輯元件或者微處理 機(jī)構(gòu)成控制電路，按輸入電壓的高低轉(zhuǎn)換變壓器初級(jí)匝數(shù)，從而輸出穩(wěn)定電壓。另外還有補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器和靜化式交流穩(wěn)壓器。延時(shí)保護(hù)電路概述 ：鑒于電子設(shè)備的電源電路的不穩(wěn)定因素， 延

4、時(shí)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)是用來防止此 類不穩(wěn)定因素影響電路效果， 在不穩(wěn)定因素出現(xiàn)時(shí)延時(shí)保護(hù)電路會(huì)自動(dòng)斷路， 在 設(shè)定的預(yù)定保護(hù)時(shí)間后自動(dòng)啟動(dòng)接通回路。 這些不穩(wěn)定因素包括過流、 過壓、過 熱、空載、短路等等。那么對(duì)于穩(wěn)壓器來講， 穩(wěn)壓器是對(duì)電壓進(jìn)行穩(wěn)定的裝置， 故電壓初級(jí)會(huì)有一 定電壓變化，所以，在延時(shí)保護(hù)電路要在過壓和欠壓的情況下進(jìn)行延時(shí)保護(hù)。交流電源穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)：對(duì) NE555進(jìn)行簡(jiǎn)介NE555是一種應(yīng)用極為廣泛并且作用巨大的集成電路，屬于小規(guī)模集成電 路，在很多的電子產(chǎn)品中都有相應(yīng)的應(yīng)用。大約在 1971年由 Signetics Corporation 發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的 Ti

5、mer IC ，在往后的 30 年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，后來基于CMOS技術(shù)版本的Timer IC 如 MOTOROL的A MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的 NE555依然正常 的在市場(chǎng)上供應(yīng)， 盡管新版 IC 在功能上有部份的改善， 但其腳位勁能并沒變化， 所以到目前都可直接的代用。 NE555 的作用是用內(nèi)部的定時(shí)器來構(gòu)成時(shí)基電路， 給其他的電路提供時(shí)序脈沖。 NE555時(shí)基電路有兩種封裝形式，一種是 dip 雙列 直插 8 腳封裝，另一種是 sop-8 小型（ smd）封裝形式。其他 ha17555、lm555、 ca555 分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和

6、工作原理都相同。NE555是屬于 555系列的計(jì)時(shí) IC的其中的一種型號(hào)， 555系列 IC的接腳功 能及運(yùn)用都是相容的， 只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、 省電、可產(chǎn)生的 振蕩頻率也不大相同；而 555 是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí) IC，只需少數(shù) 的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。NE555的主要特點(diǎn)1. 只需簡(jiǎn)單的電阻器、 電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。 其延時(shí)范圍 極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 2. 它的操作電源范圍極大，可與 TTL，CMOS 等邏輯電路配合， 也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平， 均能與這些系列邏輯電 路的高、低電平匹配。 3.

7、 其輸出端的供給電流大， 可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù) 載。4. 它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。NE555的引腳配置NE555的引腳配置大概是這樣的，我們把 8 個(gè)引腳分別標(biāo)為 Pin1 至 Pin8：Pin 1 （ 接地） - 地線（或共同接地 ） ，通常被連接到電路共同接地。Pin 2 （觸發(fā)點(diǎn) ） - 這個(gè)腳位是觸發(fā) NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào) 上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。Pin 3 （ 輸出） - 當(dāng)時(shí)間周期開始 555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7 伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到 O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸

8、 出電流大約 200 mA 。Pin 4 （重置） - 一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置 定時(shí)器和使輸出回到 一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。Pin 5 （控制） - 這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng) 計(jì)時(shí)器經(jīng) 營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下 , 這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。Pin 6 （ 重置鎖定 ） - Pin 6 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓 從 1/3 VCC 電壓以下移至 2/3 VCC 以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。Pin 7 （放電） - 這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出 為 ON時(shí)為 LOW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為 OFF時(shí)為 HI

9、GH，對(duì)地為高阻抗。Pin 8 (V +) -這是 555個(gè)計(jì)時(shí)器 IC 的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是 +4.5 伏特( 最小值 )至+16伏特( 最大值 ) 。電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路是這樣的，我們?cè)趯?shí)際中使用的穩(wěn)壓電源經(jīng)常會(huì)遇到電壓過高或者 過低的情況， 在出現(xiàn)這種情況的時(shí)候， 我們就需要一個(gè)電路經(jīng)過取樣來檢測(cè)電壓 的情況，然后斷開電源， 經(jīng)過復(fù)位后延后一段時(shí)間進(jìn)行重啟動(dòng)。 從而對(duì)穩(wěn)壓器和 穩(wěn)壓器下行的用電器進(jìn)行保護(hù)。取樣不正常有兩種狀態(tài)， 即過壓和欠壓兩種狀態(tài)， 過壓狀態(tài)是當(dāng)加入工作電 壓大于欠壓狀態(tài)最高值， 小于過壓狀態(tài)最小值時(shí)， 保護(hù)電路內(nèi)部執(zhí)行繼電器為吸 合工作狀態(tài)。 當(dāng)電網(wǎng)電壓超出

10、過壓設(shè)定值時(shí)， 此時(shí)保護(hù)器將斷電進(jìn)入延時(shí)重啟動(dòng) 狀態(tài)。如第 4 頁圖所示，其中由 LM339的兩個(gè)比較器和 R3、R4 等組成過電壓、欠 電壓檢測(cè)電路，其中 U6A比較器用于過電壓檢測(cè)， U8C比較器用于欠電壓檢測(cè)； VT1構(gòu)成電子開關(guān)，其中 LED 為電壓指示燈，當(dāng)電壓在市電正常范圍內(nèi)( 180V 280V)，該燈發(fā)亮，否則會(huì)熄滅； NE555時(shí)基電路組成延遲記憶電路。接通電源后， 220V交流電經(jīng)變壓器的降壓、整流橋的整流、穩(wěn)壓器 78L12 的穩(wěn)壓后，在 R3和 R4兩端可獲得約 12V直流工作電壓。根據(jù)變壓器的變壓系數(shù)， 調(diào)整電位器 R3和 R4，使市電電壓在正常范圍內(nèi)，上、下比較器都

11、輸出高電平， 此時(shí) VT1導(dǎo)通，電壓指示燈 LED保持發(fā)亮。因?yàn)?C4兩端初始電壓為 0V，555 時(shí) 基電路的閾值端 6腳為高電平， 555時(shí)基電路復(fù)位，三極管 VT2 截止，繼電器 K1的常閉觸點(diǎn)保持吸合，電動(dòng)機(jī)電源被切斷。然后電源向 C4充電，使 2、6 兩 腳電位不斷下降，約經(jīng)過一定時(shí)間，可使電位降至 12V電壓的 1/3 ，555 時(shí)基電 路才置位， 3 腳輸出高電平， VT2導(dǎo)通，繼電器 K1通電吸合，其常閉合觸點(diǎn) K-1 斷開，電動(dòng)機(jī)通電工作。當(dāng)交流電網(wǎng)意外斷電時(shí)， C4儲(chǔ)存電荷通過 R6、D3 迅速 泄放，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)， 電路又要延遲一定時(shí)間左右才向電動(dòng)機(jī)供電， 從而確 保

12、電動(dòng)機(jī)線圈不受損壞。當(dāng)市電電壓升高到 280V 以上，上比較器輸出低電平； 市電電壓下降到 180V 以下，下比較器輸出低電平只要兩者之一輸出低電平， VT1 截止，LED熄滅。此時(shí) 6腳為高電平， 555時(shí)基電路復(fù)位，輸出端 3腳為低電平， 電動(dòng)機(jī)電源被切斷， 從而使電冰箱在電壓過高或過低的情況下自動(dòng)停止工作， 保 證了電冰箱能安全工作于規(guī)定的電源范圍內(nèi)。 當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí)， 電路要延遲一 定時(shí)間才向電動(dòng)機(jī)供電。VT178L1227元器件清單：繼電器實(shí)物圖NE555實(shí)物圖繼電器一個(gè)（一種電控制器件。 它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中， 它實(shí)際上是用小電流

13、去控制大電流運(yùn) 作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、 安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。）、 78L12型號(hào)穩(wěn)壓器一個(gè)、電動(dòng)機(jī)一臺(tái)、導(dǎo)線若干、二級(jí)管 6個(gè)、三極管 2 個(gè)、10 千歐電阻 3 個(gè)、4.7 千歐電阻 2個(gè)、50 千歐滑動(dòng)變阻器 2個(gè)、LM339M比較器 2 個(gè)、 0.1 F無極電容 2個(gè)、47F無極電容 1個(gè)、220F有極電容 2 個(gè)、 0.01 F無極電容 1 個(gè)、 NE555計(jì)時(shí)器一個(gè)、 LED一個(gè)。LM339M實(shí)物圖9013 三極管實(shí)物圖9在本次的學(xué)習(xí)討論的過程當(dāng)中， 我對(duì)交流電源穩(wěn)壓器和 NE555芯片有了很深 刻的理解。 提高了動(dòng)手動(dòng)腦能力， 在實(shí)踐中思想理論和動(dòng)手動(dòng)腦創(chuàng)新能力達(dá)到了 一個(gè)更高的水平，學(xué)習(xí)才是一切才能之源，要讀有字之書，更要讀無字之書，要 在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中增長(zhǎng)才干，提高業(yè)務(wù)能力和綜合素質(zhì)。如果不加強(qiáng)學(xué)習(xí)， 就無法適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展， 就可能會(huì)被社會(huì)所淘汰， 今后一 定要注意在工作崗位上、 在各種社會(huì)實(shí)踐中， 不斷學(xué)習(xí)知識(shí)、 積累工作經(jīng)驗(yàn)，“讀 有字之書，更讀無字之