模电课程设计-电冰箱过压欠压延时保护器设计报告.doc

模拟电子技术课程设计报告电冰箱过压、欠压、延时保护器设计一、 设计目的（1）掌握电冰箱保护器工作原理。（2）熟悉比较器、555定时器和发光二极管的使用。（3）加深模电及数电相关知识的理解。二、 电路设计要求 设计一个过压、欠压、延时供电电路，可以通过电位器模拟调节过压和欠压，并使用发光二极管指示过压、欠压报警状态，使用发光二极管模拟指示电冰箱通电状态。冰箱上电时有延时通电要求，保护后恢复供电也要延时送电，延时时间是10秒左右。三、 电路元件 电位器、LM339、发光二极管、三极管、555定时器、电阻图1 总电路四、 电路原理其中由LM339的两个比较器组成过电压、欠电压检测电路，其中U1A比较器用于过电压检测，U1B比较器用于欠电压检测；Q2构成电子开关，其中LED1、LED2为过压和欠压指示灯，当电压在正常范围内（3V9V），LED1、LED2均不亮；VRW 9V时，LED1亮，过压指示；VRW 3V时，LED2亮，欠压指示；NE555时基电路组成延迟电路。接通电源后，使电压在正常范围内，上、下比较器都输出高电平，此时Q2导通，因为C1两端初始电压为0V，555时基电路的6脚为高电平，555时基电路复位，电冰箱电源（LED3）被切断。然后电源向C1充电，使2、6两脚电位不断下降，约经过10s，可使电位降至12V电压的1/3，555时基电路才置位，3脚输出高电平，电冰箱（LED3）通电工作。电路仿真如下图所示，当电位器阻值为总阻值的55%时，输入电压应为6.6V，电冰箱处于正常工作状态。图2 正常工作时电路当电网意外断电时，C1 储存电荷通过R2、D4迅速泄放，当电网恢复供电时，电路又要延迟10s左右才向电冰箱供电，从而确保电冰箱压缩机不受损坏。当电压升高到9V以上，U1A比较器输出低电平；市电电压下降到3V以下，U1B比较器输出低电平，只要两者之一输出低电平，Q2截止，此时6脚为高电平，555时基电路复位，电冰箱电源（LED3）被切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作，保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内。当电压恢复正常时，电路要延迟10s左右才向电冰箱（LED3）供电。图3 欠压时保护电路图4 过压时保护电路五、 参数确定1. 比较器的上限电压为9V，下限电压为3V。调节电位器，使电路正常工作。电网由断电到恢复供电后，电冰箱要延时一段时间才能正常工作，此延时时间由NE555的外围电路C1和R10决定：1.1C1R10，电路要求延时10秒，设C1=220F，则R10的阻值计算如下：R=10（1.122010-6）47K2. LM339是集电极开路输出，使用时输出端到正电源须接一直电阻（称为上拉电阻，选315K）。R8为10K。6、 问题分析对于测试时候老师提问的问题回答的不是很好，在这里对这几个问题进行比较完整的分析回答。（真心觉得提问不如考试）1、 当接入两个比较器同相与反相端互相接反，会有什么现象发生？答：由于接入两个比较器同相与反相端互相接反，导致上面的比较器同相端电压为3V，下面的比较器反相端电压为9V，分析时应该分为三个部分分别进行说明：（1） 当输入电压3V9V时，上面的比较器U+U-，输出低电平，红色LED常亮；下面的比较器U+U-，输出高电平，红色LED熄灭；下面的比较器U+U-，输出低电平，黄色LED常亮；绿色LED熄灭，电冰箱工作不正常。（3） 当输入电压大于9V时，上面的比较器U+U-，输出高电平，黄色LED常亮；绿色LED熄灭，电冰箱工作不正常。 总之，整个过程中黄色LED常亮，只有输入电压3V9V时，红色LED才亮，电冰箱一直不能正常工作。2、 二极管D3的作用是什么？ 答：钳位。由于与门输出低电平时实际上有二极管的压降，如果不加钳位二极管，如果二极管的压降大于Ube，那么三极管电路照样会导通，起不到保护的目的。3、 R9的阻值改变，对三极管的工作状态有什么影响？ 答：三极管电路为共射极放大电路，R9相当于Rc，Rc的改变必然引起Uce的变化，导致静态工作点变化；但由于在这个电路中我们用的不是共射极放大电路的放大作用，而是线与的作用，所以只要R9变化不大，对于整个电路来说并没有太大的影响。七、设计总结本次设计比较完整的实现了所有基本功能，从拿到题目到完工，我们经历的电路的整体布线工作、焊接工作和最后的调试工作，在这三个过程中，出现问题和困难是难免的，尤其是在开始的阶段，由于不熟悉花费了大量工作，但是就因为前期缜密的准备工作，才有了后来较顺利的完成。我们在电路的搭建时，在保证质量的同时要力求电路的美观、易读，这就要求我们焊接前认真布线和焊接时耐心正确焊接，但不可避免的出现失误，导致焊接线路出现小问题，最后经过讨论，成功解决了问题，这也给我们增加了经验。另外，当我们在调试电路时，我们要学会运用电路原理和各种仪器找出电路故障所在，保证实验现象的顺利实现。比如，在第一次测试时，红色LED常亮，分析认为可能是3.9k电阻