家用电器保护电路

电网过压、欠压延时家电保护电路设计——实验报告成员：电网过压、欠压延时家电保护电路设计一、社会现象电网过压、欠压保护电路在社会生活中扮演十分重要的角色。不同的家电遇到不同的电压会出现不同的问题，例如，电视机、电脑等电器高于250V电压工作就容易烧毁，电冰箱在电压过低时由于转矩不够而无法启动，致使电流过大而烧毁。在电网电压正常时，启动保护电路为用电器接通电源，当电压低于190V或高于250V时，保护电路将自动切断用电器的电源，对用电器起到良好的保护作用。本设计电路包括电源电路、电压比较器、延时电路、控制电路。二、电路图说明1电源电路直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。(1)电源变压器:是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。本电路中，190V—7.25V,220V---8.4V,250V—9.54V,变压比为26.2倍。(2)整流电路:利用单向导电元件二极管,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。整流电路常采用二极管单相全波整流电路，即整流桥。U1的正半周内,二极管D1、D2导通,D3、D4截止;U1的负半周内,D3、D4导通,D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL,且方向是一致的。(3)滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。对应电路图为C1（470u），C2(0.01u)电容(4)稳压电路:稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。7805即有此功能，输入电压8-12V，输出电压正5V。50Hz，220V交流市电经过变压器变压、桥式二极管整流，电容滤波，7805稳压之后，输出稳定的+5V直流电，为窗口电压比较器LM339、延时电路555、控制电路继电器提供5V的电源电压。2电压比较电路（窗口比较器、双限比较器）电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1UinUR2），输出为高电位（UO=UOH）；当Uin不在门限电位范围之间时（UinUR2或UinUR1）输出为低电位（UO=UOL），窗口电压ΔU=UR2-UR1。它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间三极管Q1起着电子开关的作用管脚输入电平输出电平7（上限）小05/6（实际输入）大4（下限）小管脚输入电平输出电平7（上限）大05/6（实际输入）小4（下限）大管脚输入电平输出电平7（上限）大15/6（实际输入）中4（下限）小3延时电路555该延时电路使用的555定时器构成的单稳态触发器原理。C6与RV1用来充电，C6与R1用来放电，2脚为输入信号，下降沿有效，3脚是输出信号。工作原理1,没有触发信号时电路工作在稳态无触发信号即Ui为高电平时，电路工作在稳态状态——Q=0,U0为低电平，TD饱和导通。若触发电源后，Ui=Uih,555定时器中基本RS触发器是处在0状态，即Q=0，U0=U0L,TD饱和导通，这种状态将保持不变。接通电源后，Ui=Uih,555定时器中基本RS触发器是处在1状态，即Q=1，U0=U0H,TD截止，则这种状态是不稳定的，经过一段时间后，电路会自动地返回稳定状态。因为TD截止，电源会通过RV1对C6进行充电，UC将逐渐升高，当UC=UTH上升到2VCC/3时，比较器C1输出0，将基本RS触发器复位到0状态，Q=0，U0=UOL,TD饱和导通，电容C通过TD迅速放电，使UC=0，即返回到稳态。(1)ui下降沿触发当Ui下降沿到来时，电路被触发，立即由稳态翻转到暂态——Q=1,Uo=Uoh,TD截止。因为U由高电平跳变到低电平时，比较器C2的输出跳变为0，基本RS触发器立刻被置成1状态，即暂稳态。(2)暂稳态的维持时间在暂稳态期间，电路中有一个定时电容C充电的渐变过程，充电回路是VCC——RV1——C6——地，时间常数为T=RV1*C6.在电容上电压Uc=Uth上升到2VCC/3以前，显然电路将保持暂稳态不变。(3)暂稳态结束随着C充电过程的进行，Uc=Uth逐渐升高，当Uc=Uth上升到2VCC/3时，比较器C1输出0，立即将基本触发器复位到0状态，即Q=0，Uo=Uol,TD饱和导通，暂稳态结束。(4)恢复过程当暂稳态结束后，定时电容C将通过R1放电，时间常数为T2=R1*C6，经过3T2~5T2后，C放电完毕。Uc=Uth=0，恢复过程结束。恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的输入触发信号。二极管D2:1N41481起着开关作用4控制电路1、电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。2,在继电器旁边加二极管1N4007用来续流，保护继电器。3.三极管Q2是用来驱动电路的作用4.显示电路当555输出为高电平时，D1绿灯亮，继电器指向左侧，常闭状态；当555输出为高电平时，D4红灯亮，继电器指向右侧，常开状态；三、仿真仿真图形仿真数据（电压上限：9.54电压下限：7.25窗口电压上限：3.52窗口电压下限：2.85）输入电压(V)现象（LED）5.00红灯一直亮6.00红灯一直亮7.00红灯一直亮8.00红灯先亮7S，之后绿灯亮8.50红灯先亮7S，之后绿灯亮9.00红灯亮9.54红灯亮10.00红灯亮11.00红灯亮四、实物电路图PCB图实物调试数据（电压上限：9.54电压下限：7.25窗口电压上限：3.5窗口电压下限：2.4）输入电压(V)现象（LED）5.00红灯亮6.00红灯亮7.00红灯亮8.00红灯先亮7S，之后绿灯亮8.50红灯先亮7S，之后绿灯亮9.00红灯先亮7S，之后绿灯亮9.50红灯先亮7S，之后绿灯亮10.00红灯亮11.00红灯亮五、元件清单元件型号个数比较器LM3391整流桥堆1N40075滑动变阻器3296W-1-202（2K）3滑动变阻器3296W-1-105（1M）1电阻5K1/4WRJ1电阻4.7K1/4WRJ2电阻1K1/4WRJ5电阻1001/4WRJ3三端稳压器78051定时器NE5551发光二极管红色3mm1发光二极管绿色3mm1二极管1N4148(35V)1三极管3DG62电容0.33uf1电容0.01uf3电解电容220uf/16V1电解电容470uf/16V1直流继电器5V5脚1电阻1k1/4WRJ5电阻1001/4WRJ3总计35六、电路调试出现的问题及分析因为PCB的滑动变阻器的元件封装做错，导致2条线路出现错误，在调试的时候，把滑阻的线改正之后，用仿真时的测试方法，就可以把功能调出来。仿真和实物调试存在一定的差异，当把输入电压固定时，窗口电压的上下限会有所改动。七、实验总结在设计一个实验时，首先要把电路图画出，可能会有多种方案，要选择一个简单、高性能的电路图；之后就是仿真，确定器件的选型及大小；然后买到器件之后要根据器件的封装画出PCB图；最后焊接调试，需要仿真数据和PCB图的连线，在调试中检查问题，解决问题，才能得到最终的成果。八、体会心得在实验调试过程中遇到了很多的实际问题。仿真上面是可以使用但是实际中却有一定的差距。焊好板子后红绿灯不停的跳变，检查完全部电路发现原理图上一个交点没有连上导致555芯片的2脚与6脚没有连接上，所以以后做电路图时一定要更加仔细，认真。学会把整块电路分割成一些小模块来分步调试。学会分辨三极管的好坏判别，有2种方式，放大倍数或者正反偏。