过压欠压、延时保护器的设计

第四章 电冰箱过压、欠压、延时保护器设计4.1 电路设计思路交流电源桥式整流电路延时电路低压低于180V过压大于280V正常电压范围工作停止工作停止工作图 4-1电冰箱内部保护设计思路4.2 电路组成框图设计的电路组成图如图4-2所示，该图主要由一个LM339电压比较器件、一个NE555定时器和一个继电器构成整个电冰箱内部的保护系统：图4.2 电冰箱内部保护框图4.3 具体工作电路原理图4-3 电冰箱内部保护器线路原理图其中由LM339的两个比较器和RP2、RP3等组成过电压、欠电压检测电路，其中L1A比较器用于过电压检测，L1C比较器用于欠电压检测；VT1构成电子开关，其中LED 为电压指示灯，当电压在市电正常范围内（180V280V），该灯发亮，否则会熄灭；NE555时基电路组成延迟记忆电路。接通电源后，220V交流电经变压器的降压、整流桥的整流、稳压器78L12的稳压后，在RP2和RP3两端可获得约12V直流工作电压。根据变压器的变压系数，调整电位器RP2和RP3，使市电电压在正常范围内，上、下比较器都输出高电平，此时VT1导通，电压指示灯LED保持发亮。因为C1两端初始电压为0V，555时基电路的阈值端6脚为高电平，555时基电路复位，三极管VT2 截止，继电器K1的常闭触点保持吸合，电冰箱电源被切断。然后电源向C1充电，使2、6两脚电位不断下降，约经过5min，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，VT2导通，继电器K1通电吸合，其常闭合触点K-1断开，电冰箱通电工作。当交流电网意外断电时，C1 储存电荷通过R2、D5迅速泄放，当电网恢复供电时，电路又要延迟5min左右才向电冰箱供电，从而确保电冰箱压缩机不受损坏。当市电电压升高到280V以上，上比较器输出低电平；市电电压下降到180V以下，下比较器输出低电平只要两者之一输出低电平，VT1截止，LED熄灭。此时6脚为高电平，555时基电路复位，输出端3脚为低电平，电冰箱电源被切断，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5min左右才向电冰箱供电。4.4 参数的选择计算 设变压器的变压系数是20：1，整流后的输出电压u31.2u2, 当u1分别为220V、180V、280V时，u2、u3、Va的计算如下： u1=220V u2=22020=11V u3=1.211=13.2V 则,Va=6.6V u1=280V u2=28020=14V u3=1.214 =16.8V 则,Va=8.4V u1=180V u2=18020=9V u3=1.29 =10.8V 则,Va=5.4V 因此可得，比较器的上限电压为 8.4V,下限电压为5.4V。调节电位器 RP2和 RP3，使LM339的5脚电压为8.4V，8脚电压为5.4V，使电路在280Vu1180V范围能正常工作。 电网由断电到恢复供电后，电冰箱要延迟一段时间才能正常工作，此延时时间由NE555的外围电路C1和R3决定：1.1R3C1电路要求延时5分钟（即300秒），设C1=220F,则R3的阻值计算如下：R=300（1.1220）1.24.5 各类元器件的认识LM339：lm339应用电路图：LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是： 失调电压小，典型值为2mV；电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V；对比较信号源的内阻限制较宽；共模范围很大，为0（Ucc-1.5V）Vo；差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；输出端电位可灵活方便地选用。 LM339集成块采用C-14型封装，图1为外型及管脚排列图。由于LM339使用灵活，应用广泛。 LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端 和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。图7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或UinUR1）输出为低电位（UO=UOL），窗口电压U=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。 NE555：NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。 一、 NE555的特点有： 1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2.它的操作电源范围极大，4.5V-18V的工作电压范围。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载，最大输出电225mA。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 二、 NE555引脚位配置说明下： 图1-2 NE