电冰箱保护器的设计报告

1、目录一设计要求 2二设计的作用和目的 2 三设计的具体实现 21系统概述 22参数的选择与计算 53单元电路的设计 54仿真调试及结果分析 13 四心得体会及建议 15 五附录 16 六参考资料 17电冰箱保护器的设计报告设计要求1. 设计电冰箱保护器，具有过、欠压保护，上电延时等功能。2. 电压在 180-250V 范围内，正常供电时绿灯亮。3.过压保护：当电压高于 250V 时，自动切断电源，切红灯亮。4.欠压保护：当电压低于 180V 时，自动切断电源，切红灯亮。5.延时保护：在上电、欠压、过压保护切断电源时，延时一段时 间才可 接通电源。二 . 设计的作用和目的1. 掌握电冰箱保护器工

2、作原理。2. 熟悉继电器和发光二极管的使用。3. 熟悉 Multisim 和 Protel 软件。三. 设计的具体实现1.系统概述电冰箱对电源的波动范围有一定的要求，而供电电源，其波 动幅度 有事会超出电冰箱的允许波动范围。当电冰箱压缩机在运 转时，如遇电 网意外断电又迅速恢复供电，会使压缩机承受压力 过高而受损。为了保 证电冰箱能安全工作于规定的电源范围内， 并且防止压缩机受损，在其 的供电电源端接入保护电路是非常必 要的。本电路的电源由 220V 交流电经过变压器变压、整流电桥整 流，再 经过稳压电路稳压后提供。当市电电压在正常范围180V25CV（180250V）内时，电路各部分正常工作

3、；当帀电电压超出正常范围时，控制电路控制继电器停止工作。555时基电路控制延时作用。电路组成框图如下框图说明：接通电源后，220V交流电经变压器的降压、整 流电 路的整流、稳压器的稳压后，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R3和R1，使市电电压在正常范围内，电压比较器输出高电平，此时Q1导通，电压指示灯LED3保持发亮。因为 C1两端初始电压 为0V，555时基电路的6 管脚为高电平，555时基电路复位，三 极管Q2截止，继电器常闭触点 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1

4、2V电压的1/3,555时基电路才置 位，3脚输出高电平，Q2导通，继电器通电吸合，其常闭合触点断开，电冰箱通电工作。当交流电网意外断电时，C1储存电荷通过R4、 D1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。当市电电压变化到M6 管 脚为 箱电源 被 自 电压恢以外时，电压较器输出低电平， Q1 截止， LED3 熄灭。此时 高电平， 555 时基电路复位，输出端 3 管脚为低电平，电冰 切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下 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 复正常时，电路要延迟 5min 左右才向电冰箱供

5、电。原理图：-H E -1*1S . st.呂.3斗记为少盃图2电冰箱保护器原理图2 .参数的选择计算设变压器的变压系数是18:1，整流后的输出电压 u3?1.2 X u2,当 u1 分别为 220V、180 V、250V 时，u2、u3、Va的计算如下：u 仁 220V u2=220 - 18=12.2 V u3=1.2 X 12.2=14.6 V则,Va=7.3 Vu 仁 250V u2=250 - 18=13.9 V u3=1.2 X 13.9=16.7 V则,Va=8.4 Vu 仁 180V u2=180 - 18=10.0V u3=1.2 X 10=12.0 V则,Va=6.0 V因

6、此可得，比较器的上限电压为 8.4 V,下限电压为6.0 V。调节电位器R3和R1，使上限电压为8.4 V,下限电 压为6.0V，使电路在180VW u1 U+ 则 U=- UOM 若 U v U+ 则 U=+LL|URo o+ +UiUi 卜+ 0010KUoUoUomaxUomaxUR毎IN4148IN4148只有当U=U+时，输出状态才发生跳变；反之，若输出发生跳 变，必然发生在u=u+的时刻。虚断（运放输入端电流=0）图5运放的传输特性+UccD Dmimi 4848Dujuj （绿）；范围之外输出低电平，Q1截至，LED3不发光。I.OkDI.OkDR1R1U2U2D-4D-4| |

7、L - 1L 1 +1 吨 s _| | 1H41481H4148KeyAL1图6窗口比较器和传输特性因为要求电压在180V250V之间正常工作，我想到用窗口比较器，使在正常范围内输出高电平，使 Q1导通，发光二极管LED3发光先调试比较电路这一部分，在调试前要把三极管 Q1Q1的集电极与 二极管D1D1相连的线断开。然后接上 12V12V的直流电压，通过调节电位器R3R3 R1,R1,利用 电压表可以确定比较器的上限电压和下限电压，并且要求上限电压高于下限电压。这时，如果线路正确的话，通过调节R2R2的阻值，可 以使发光二极管LED3LED3发光或者熄灭，其中 LED3LED3发光代表输入的

8、电压在上限和下限之间的范围内，LED3LED3熄灭代表输入电压在范围外。如果该部分电路不正常工作的话，就要检查线路是否连接正确，确定连线正确后再调试？（3）NE555时基电路vrcOPAMPOPAMP V V R RR9R9 I.OkOI.OkOKev-AKev-AVIMVIM555 定时器由 3 个阻值为 5K 欧的电阻组成的分压器，两个电压 比 较器 C1 和 C2 基本 RS 触发器，放点三极管 TD 和缓冲反向器 G4 组 成。虚线边缘标注的为管脚号，其中， 1 脚为接地端； 2 脚低电平 触发 端，由此输入高电平触发脉冲。 6 脚为高电平触发端，由此 输入低电平触发脉冲； 4 脚为复

9、位端，输入负电压脉冲（或 使其电压低于 0.7V ）可使 555 定时器直接复位； 5 脚为电压控制端， 在此端外加电压 可改变比较器的参考电压，不用时，经 0.01uF 的 电容接地，以防止引入干扰； 7 脚为放电端， 555 定时器输出低电 平时， 放点晶体管 TD 导通，外接电容元件通过 TD 放电； 3 端为输 出端，输出 高电压低于电源电压 1V-3V 输出可流电流 200mA 因 此可直接驱动继 电器，发光二极管，指示灯等； 8 脚为电源端， 可在 5V-18V 范围内使用。555 定时器工作过程分析如下： 5 脚经 0.01uF 的电容接地，比 较 器 C1 和 C2 的比较电压

10、为： UR1=2/3VCC, UR2=1/3VCC当 VI1 2/3VCC, VI2 1/3VCC 时比较器 C1 输出低电平， 比较 器 C2 输出高电平，基本 RS 触发器置 0, G3 俞出高电平，放点 三极管 TD 导通，定时器输出低电平。当 VI1 1/3VCC 时比较器 C1 输出高电平，比 较 器 C2 俞出高电平，基本 RS 触发器置保持原状态不变， 555 定时 器的输 出状态保持不变。当 VI1 2/3VCC, VI2 1/3VCC 时比较器 C1 输出低电平， 比较 器 C2 俞出低电平，基本 RS 触发器两端都被置为 1， G3 俞出低 电平， 放点三极管 TD 截止，

11、定时器输出高电平。V/2C7X) i 怙5ArQ 丁CC?y I N_T5yn 5 (TH)- k“总屮干IVIV在电路中借用NE555时基电路，可以有效的利用 RC充电电路的 电压 随时间变化的这一特性，分为三个工作阶段的工作过电压，正常工作电压，欠电压。市电电压在正常范围内，电压比较器输出高电平，此时Q1导通，电压指示灯 LED3保持发亮。因为 C1两端初始电压为0V, 555 时基电路的6管脚为高电平，555时基电路复位，三极管 Q2截止，继电 器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

12、置位，3脚输出高电平，Q2导通，继电器通电吸合，其常闭合触 点断开，电冰箱通电工作。当交流电网意外断电时，C1储存电荷通过R4 、 D1 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。当市电电压变化到 180V250V 以外 时，电压较器输出低电平， Q1 截止， LED3 熄灭。此时 6 管脚为 高电 平，555 时基电路复位，输出端 3管脚为低电平，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

13、。4.仿真调试过程及结果分析（1）仿真的预期结果当输入电压由 0 跳到正常电压的范围内，此时 ，LED3 发光， LED1 仍不工作，大约经过 5 分钟的时间才开始发光， LED2 则与 LED1 相反；当输入电压在范围外恢复到正常电压内时，工作情况与相同；当输入电压在正常范围内跳到电压范围外， LED3 LED1 立即熄 灭，LED2 发光，说明负载停止工作；当输入带你呀在正常范围内突然突然断电，所有的二极管都熄 灭。（2） 在 multisim 中仿真图如下： 通 220V 电压当输入180V 下或250V以上blHCPWF.SIjflWISiOhndJjtr.FflWMLC1311H4W

14、1四.心得体会及建议我觉得做这样的课程设计是十分有意义的。在度过的两年的大学生活里我们大多数接触的都是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种电子设计？如何把我们所学到的专业基础 理论知识用到实践中去呢？在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，以及大 量的网络资料。通过这次课程设计，我了解和学会了如何使用R?1.CWijmultisim软件，也认识到了其在电路方面的强大功能。整 个课程设，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可有更好地了解到自己的不足，一边课后加以弥补。由于只有3周的课程设计时间，我们对很多东西都还没有掌握。因此我建议应该平时多一些这样的设计，能够让我们的知识和技能更扎实，稳固。五附录元器件清单：序号编号名称型号1T1变压器2D1乔氏整流器1B4B423U1稳压器LM7812CT4R1,R2,R3电位器1k Q5R7,R9定值电阻1. Ok Q6R4定值电阻100Q7R10定值电阻15kQ8Q1,Q2晶体管9LED1 丄 ED2,LED3发光二极管10C1电解电容220u11C2电解电