家用電器保護(hù)電路

1、電網(wǎng)過壓、欠壓延時(shí)家電保護(hù)電路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告成員：電網(wǎng)過壓、欠壓延時(shí)家電保護(hù)電路設(shè)計(jì)一、社會(huì)現(xiàn)象電網(wǎng)過壓、欠壓保護(hù)電路在社會(huì)生活中扮演十分重要的角色。不同的家電遇到不同的電壓會(huì)出現(xiàn)不同的問題，例如，電視機(jī)、電腦等電器高于250V電壓工作就容易燒毀，電冰箱在電壓過低時(shí)由于轉(zhuǎn)矩不夠而無法啟動(dòng)，致使電流過大而燒毀。在電網(wǎng)電壓正常時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)電路為用電器接通電源，當(dāng)電壓低于190V或高于250V時(shí)，保護(hù)電路將自動(dòng)切斷用電器的電源，對(duì)用電器起到良好的保護(hù)作用。本設(shè)計(jì)電路包括電源電路、電壓比較器、延時(shí)電路、控制電路。二、電路圖說明1電源電路直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝

2、置,它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。 (1)電源變壓器:是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓,并送給整流電路,變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 本電路中，190V7.25V , 220V-8.4V , 250V9.54V,變壓比為26.2倍。(2)整流電路:利用單向?qū)щ娫O管,把50Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電。整流電路常采用二極管單相全波整流電路，即整流橋。U1的正半周內(nèi),二極管D1、D2導(dǎo)通,D3、D4截止;U1的負(fù)半周內(nèi),D3、D4導(dǎo)通,D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL,且方向是一致的。 (3)濾波電路:可以將整

3、流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除,從而得到比較平滑的直流電壓。 對(duì)應(yīng)電路圖為C1（470u），C2(0.01u)電容(4)穩(wěn)壓電路:穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定,不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。 7805即有此功能，輸入電壓8-12V，輸出電壓正5V。50Hz，220V交流市電經(jīng)過變壓器變壓、橋式二極管整流，電容濾波，7805穩(wěn)壓之后，輸出穩(wěn)定的+5V直流電，為窗口電壓比較器LM339、延時(shí)電路555、控制電路繼電器提供5V的電源電壓。2電壓比較電路（窗口比較器、雙限比較器）電路由兩個(gè)LM339組成一個(gè)窗口比較器。當(dāng)被比較的信號(hào)電壓Uin位于門限電壓之間時(shí)（UR1<U

4、in<UR2），輸出為高電位（UO=UOH）；當(dāng)Uin不在門限電位范圍之間時(shí)（Uin>UR2或Uin<UR1）輸出為低電位（UO=UOL），窗口電壓U=UR2-UR1。它可用來判斷輸入信號(hào)電位是否位于指定門限電位之間三極管Q1起著電子開關(guān)的作用管腳輸入電平輸出電平7（上限）小05/6（實(shí)際輸入）大4（下限）小管腳輸入電平輸出電平7（上限）大05/6（實(shí)際輸入）小4（下限）大管腳輸入電平輸出電平7（上限）大15/6（實(shí)際輸入）中4（下限）小3延時(shí)電路555該延時(shí)電路使用的555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器原理。C6與RV1用來充電，C6與R1用來放電，2腳為輸入信號(hào)，下降沿有效，3

5、腳是輸出信號(hào)。工作原理1,沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)電路工作在穩(wěn)態(tài)無觸發(fā)信號(hào)即Ui為高電平時(shí)，電路工作在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)Q=0,U0為低電平，TD飽和導(dǎo)通。若觸發(fā)電源后，Ui=Uih,555定時(shí)器中基本RS觸發(fā)器是處在0狀態(tài)，即Q=0，U0=U0L,TD飽和導(dǎo)通，這種狀態(tài)將保持不變。接通電源后，Ui=Uih,555定時(shí)器中基本RS觸發(fā)器是處在1狀態(tài)，即Q=1，U0=U0H,TD截止，則這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)地返回穩(wěn)定狀態(tài)。因?yàn)門D截止，電源會(huì)通過RV1對(duì)C6進(jìn)行充電，UC將逐漸升高，當(dāng)UC=UTH上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出0，將基本RS觸發(fā)器復(fù)位到0狀態(tài)，Q=0，U0=UOL,T

6、D飽和導(dǎo)通，電容C通過TD迅速放電，使UC=0，即返回到穩(wěn)態(tài)。(1)ui下降沿觸發(fā)當(dāng)Ui下降沿到來時(shí)，電路被觸發(fā)，立即由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫態(tài)Q=1,Uo=Uoh,TD截止。因?yàn)閁由高電平跳變到低電平時(shí)，比較器C2的輸出跳變?yōu)?，基本RS觸發(fā)器立刻被置成1狀態(tài)，即暫穩(wěn)態(tài)。(2)暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，電路中有一個(gè)定時(shí)電容C充電的漸變過程，充電回路是VCCRV1C6地，時(shí)間常數(shù)為T=RV1*C6.在電容上電壓Uc=Uth上升到2VCC/3以前，顯然電路將保持暫穩(wěn)態(tài)不變。(3)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束隨著C充電過程的進(jìn)行，Uc=Uth逐漸升高，當(dāng)Uc=Uth上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出0，立即將基本觸發(fā)器

7、復(fù)位到0狀態(tài)，即Q=0，Uo=Uol,TD飽和導(dǎo)通，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。(4)恢復(fù)過程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，定時(shí)電容C將通過R1放電，時(shí)間常數(shù)為T2=R1*C6，經(jīng)過3T25T2后，C放電完畢。Uc=Uth=0，恢復(fù)過程結(jié)束。恢復(fù)過程結(jié)束后，電路返回到穩(wěn)定狀態(tài)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又可以接收新的輸入觸發(fā)信號(hào)。二極管D2:1N41481起著開關(guān)作用4控制電路1、電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線

8、圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。2,在繼電器旁邊加二極管1N4007用來續(xù)流，保護(hù)繼電器。3.三極管Q2是用來驅(qū)動(dòng)電路的作用4.顯示電路當(dāng)555輸出為高電平時(shí)， D1綠燈亮，繼電器指向左側(cè)，常閉狀態(tài)；當(dāng)555輸出為高電平時(shí)， D4紅燈亮，繼電器指向右側(cè)，常開狀態(tài)； 三、仿真仿真圖形仿真數(shù)據(jù)（電壓上限：9.54 電壓下限：

9、7.25 窗口電壓上限：3.52 窗口電壓下限：2.85 ）輸入電壓(V)現(xiàn)象（LED）5.00紅燈一直亮6.00紅燈一直亮7.00紅燈一直亮8.00紅燈先亮7S，之后綠燈亮8.50紅燈先亮7S，之后綠燈亮9.00紅燈亮9.54紅燈亮10.00紅燈亮11.00紅燈亮四、實(shí)物電路圖PCB圖實(shí)物調(diào)試數(shù)據(jù)（電壓上限：9.54 電壓下限：7.25 窗口電壓上限：3.5 窗口電壓下限：2.4）輸入電壓(V)現(xiàn)象（LED）5.00紅燈亮6.00紅燈亮7.00紅燈亮8.00紅燈先亮7S，之后綠燈亮8.50紅燈先亮7S，之后綠燈亮9.00紅燈先亮7S，之后綠燈亮9.50紅燈先亮7S，之后綠燈亮10.00紅燈亮

10、11.00紅燈亮五、元件清單元件型號(hào)個(gè)數(shù)比較器LM3391整流橋堆1N40075滑動(dòng)變阻器3296W-1-202 （2K）3滑動(dòng)變阻器3296W-1-105 （1M）1電阻5K 1/4W RJ1電阻4.7K1/4W RJ2電阻1K 1/4W RJ5電阻100 1/4W RJ3三端穩(wěn)壓器78051定時(shí)器NE5551發(fā)光二極管紅色3mm1發(fā)光二極管綠色3mm1二極管1N4148(35V)1三極管3DG62電容0.33uf1電容0.01uf3電解電容220uf/16V1電解電容470uf/16V1直流繼電器5V 5腳1電阻1k 1/4W RJ5電阻100 1/4W RJ3總計(jì)35六、電路調(diào)試出現(xiàn)的問題及分析因?yàn)镻CB的滑動(dòng)變阻器的元件封裝做錯(cuò)，導(dǎo)致2條線路出現(xiàn)錯(cuò)誤，在調(diào)試的時(shí)候，把滑阻的線改正之后，用仿真時(shí)的測試方法，就可以把功能調(diào)出來。仿真和實(shí)物調(diào)試存在一定的差異，當(dāng)把輸入電壓固定時(shí)，窗口電壓的上下限會(huì)有所改動(dòng)。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要把電路圖畫出，可能會(huì)有多種方案，要選擇一個(gè)簡單、高性能的電路圖；之后就是仿真，確定器件的選型及大?。蝗缓筚I到器件之后要根據(jù)器件的封裝畫出PCB圖；最后焊接調(diào)試，需要仿真數(shù)據(jù)和PCB圖的連線，在調(diào)試中檢查問題，解決問題，才能得到最終的成果。八