模电课程设计方案过欠电压保护电路

1、个人资料整理仅限学习使用20182018学年第 二 学期 模拟电子技术课程设计报告题目： 过 / 欠电压保护提示电路专业： 10 级 电子信息工程班级： <1>班姓名：指导教师：电气工程系2018年 5月 12日-1-/26个人资料整理仅限学习使用目录绪论3第一章系统概述71.1系统开发背景71.2 系统研究目的和范围7第二章过欠保护电路设计82.1 设计题目 82.2设计的目的 82.3 设计任务及要求 82.4给定元器件 82.5总体说明 9电路原理 9定时器级引脚图9直流稳压电源电路11延时启动电路 12电压检测电路 13继电器控制与显示电路14第三章保护电路实现143.1电

2、路的工作原理143.2 性能的测试 <仿真） 15直流稳压电源的测试15延时电路性能测试17电路整体性能测试18个人资料整理仅限学习使用3.3 结论 203.4课程体会及合理化建议20第四章总结21参考文献 22附录 I 元器件清单23附录 II元器件清单24附录答辩记录及评分表.25b5E2RGbCAP-3-/26个人资料整理仅限学习使用绪论进入 21世纪以来，人类的科学技术有了新的突破和发展，特别是近几年来，电子技术的飞速发展给人们带来了无限的便利和舒适，人类的传统生活方式也发生着翻天覆地的变化。 p1EanqFDPw随着电子技术的不断发展，传统集成电路技术的缺点和局限性越发明显，其

3、不稳定性、易干扰性等大大限制了该技术的应用，且有阻碍电子技术发展的趋势。而后来兴起的模拟电子电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的地位。 DXDiTa9E3d模拟电子电路 <Analog Circuit ）是处理模拟信号的电子电路。模拟信号是时间和幅度都连续的信号 <连续的含义是在某以取值范围那可以取无穷多个数值）。模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。RTCrpUDGiT随着

4、集成技术的进一步提高，各种新技术的出现和应用，人类历史横跨数码时代向更进一步发展已出现在各大型相关企业的宏伟蓝图中。 5PCzVD7HxA例如在我们的日常生活中，许多电器需要在正常的电压下才能工作，过压、欠压或者掉电都会给我们的设备造成严重的损失，对此传统的模拟电子技术已不能很好的解决该问题。特别是在工业控制领域，用电设备通常工作在三相电源中，而很多用电设备在使用中对相应提供的工作电源有着较高的要求。通常电网产生的电压偏高 <是指给定的瞬间设备端电压 U 与设备额定电压 Un 之差），又因为大功率电动机的起动、电焊机的工作，特别是大型电弧炉和大型轧钢机冲击性负荷的工作，均会引起负荷的急剧

5、变动，使电网电压损耗随之产生相应变动，从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。而上述情况所造成的电压波动，又会给用电设备造成不应有的过压、欠压现象。如长时间供给用电设备，则会对用电设备造成损坏。所以在用电设备使用中，若加入相应的保护电路，则当供电线路出现过 <欠）压时，有保护电路进行有效保护，就能确保用电设备安全正常运行。对此，过 /欠电压保护提示电路就应运而生了。所以我们拟对过 /欠电压保护提示电路做针对性的课程设计。 jLBHrnAILg过/欠电压保护提示电路课程设计是学生学完了过、欠电压的课程后，对过 /欠电压保护提示电路设计过程以及电路结构进一步了解的练习性的教案环节，是学习深化

6、与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养。在指导教师指导下合作完成过/欠电压保护提示电路设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制相关图表。在课程设计过程中，应综合运用多种学科的理论知识与技能，分析并解决课程设计上的问-4-/26个人资料整理仅限学习使用题。 xHAQX74J0X依据该课程设计的任务，系统性地进行资料的收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握相关课程设计的程序、方法与技术规范。在该过程中，要实现当异动的电网电压高于或低于用电设备的正常工作电压范围时，过、欠压警报装置能自动切断用电设备的电源，从而起到保护用电设备的作用。当电网电压恢复到正常范围后，经过过、

7、欠电压报警装置电路的延迟，将自动恢复电网电压对用电设备的供电，保证了用电设备的正常安全运行。LDAYtRyKfE此次课程设计是学完课本课程之后的一次重要实践，是我们步入社会的一次深刻的链接，考察了我们合作设计和分析的能力，同时提高了我们查阅各种设计手册获取必要信息的能力，也让我们了解了过、欠电压保护提示电路课程设计的一般步骤，获益匪浅。 Zzz6ZB2Ltk本设计 <电冰箱过压欠压保护器）为全模拟电路组成，是模拟电路的一个很基础的综合运用，具有较好的理论与实践的学习指导意义。 dvzfvkwMI1-5-/26个人资料整理仅限学习使用第一章系统概述1.1系统开发背景随着现在电气设备的普及，

8、给工农业生产、国防事业、科技带来了革命性的变化，加快了社会的发展，人们步入了电气化时代，也是人们的生活质量得到了大幅度的提高，也越来越离不开这些电器设备。而随着科技的发展，电器设备的精度也逐渐提高，发生了翻天覆地的变化，但是如何保护好这些电器设备的使用不受外界的干扰，成了当今科技发展关注的主要问题。 rqyn14ZNXI随着我国的电网普及，庞大的电网系统给了我们许多方便。但是随着介入电网的用户增多和用户电器的多样化，也造成了电网电压的不稳定，忽高忽低的电压，也成了损坏电器设备的主要因素。如何在电压变化较大时保护好用电设备，成了人们现在研究的一个方向。而过 /欠电压保护提示电路的设计与使用，成为

9、解决这一问题的有效方法。EmxvxOtOco1.2系统研究目的和范围长期以来，综合课程设计是以理论课教案、课程实验和课程设计等教案环节构成的。我们在教案实践的过程中，结合理论教案的进程，利用计算机的电子设计自动化软件在计算机上进行基础验证模拟仿真实验，作为教案的补充。通过人机对话的方式，能使我们每个人都能亲自动手搭接电路，进行元件接线，参数设定。边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对照。通过软件的"ComponentProperties"(元件属性 >可随时调整和修改元器件参数，分析各元件参数对电路的作用与影响。调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样

10、的实验中，把实验与理论有机的结合起来，加深了我们对理论的认识。 SixE2yXPq5-6-/26个人资料整理仅限学习使用第二章 过欠电压保护电路设计2.1设计题目过 / 欠电压保护电路设计2.2设计的目的1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。2.通过实际电路方案的分析比较，设计计算元件选取仿真等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。3.掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的分析与设计。4.了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映

11、设计和实验成果，能正确绘制电路图。5.培养严谨的工作作风和科学态度，使学生逐步建立正确的生产观点，经济观点和全局观点。6ewMyirQFL2.3设计任务及要求1.过欠电压对电源的波动范围有一定的要求，而供电电源，其波动幅度有时会超出普通电路的允许波动范围。当电路在运转时，如遇电网意外断电又迅速恢复供电，会使原电路中的某些器件受压力过高而受损为了保证原电路能安全工作于规定的电源范围内，并且防止电路中的器件损毁，在其的供电电源端接入保护电路是非常必要的。kavU42VRUs2.<2当电压在市电正常范围内<180V 250V ），该灯发亮，否则会熄灭；NE555 时基电路组成延迟记忆电路

12、。当市网电压过压(>=250>或欠压 (> 时能自动切断电路交流供电电源；y6v3ALoS893. 上电、欠过压保护或瞬间断电时，要延迟一段时间才能通电。复电延时功能：从停电到来电时能延-7-/26个人资料整理仅限学习使用时 34S再接通原电路的交流电源；M2ub6vSTnP4 .绿色的 LED 发光表示负载正常工作，红色的LED 发光表示负载不工作。2.4给定元器件：LM339 、 555定时器构成的振荡器、比较器，电阻、放大器、继电器等元器件进行设计的。* 其具体元器件及其型号见附录 I2.5总体说明电路原理方案说明设计一个电路保护电路，当电压处于180V250V范围内负

13、载正常工作，当电压高于 250V或低于 180V时，电源被切断，负载停止工作。当停电或重新来电时，负载延时 4S再通电运转。 0YujCfmUCw原理框图如图 1：电源延时控电压检控制执电路制电路测电路行电路图 2-1过 /欠电压保护电路原理框图2.5.2555 定时器及引脚图555定时器 IC 选用 CB555，其管脚外形图如图2 所示 。 工作电压=11V。-8-/26个人资料整理仅限学习使用图 2-2 555定时器引脚排列定时器是一种产生时间延迟和多脉冲信号的控制电路， 555 定时器是用途极广的精密定时电路。它的电源电压范围宽 <5 18v），输出电流最大值可达 200mA，能直

14、接驱动大电流负载，最高工作频率可达 300Khz。555 定时器有两个输入端，分别称作阈值输入端<TH）和触发输入端 < ），有一个输入端 <Q）。此外，还有一个放电开关引出端 <D），当在两个输入端 <TH 和 ）分别加入输入电压时，根据二输入电压值的不同情况，就可以控制输出端Q 的状态 <为低电平或高电平）以及放电开关D 的状态 <是导通还是截止）。 555 定时器的所有应用都是基于这一特性，它的功能表如表2-1 所示 eUts8ZQVRd输入输出THQD0XX低电 平 导通1> 2/ 3> 1/ 3低电平导通1< 2/ 3<

15、; 1/ 3高电平截止1< 2/ 3> 1/ 3保持原状态 保持原状态表 2-1 555 定时器功能表-9-/26个人资料整理仅限学习使用直流稳压电源电路图 2-3 直流稳压电源电源电路由变压器 T,二极管桥式整流，三端集成稳压块A1 稳压及电容 C1,C2滤波等部分构成。构成这个电路的主要目的是为时基电路和继电器控制电路提供12V稳定直流电压。 sQsAEJkW5T-10-/26个人资料整理仅限学习使用延时启动电路图 2-4 延时启动电路当电网断电又来电时，由于C1 比 C2 两端电压上升慢，因此R2 取样电压低， 555 被置位， 3 脚输出高电平 LED2 亮出于保护状态，虽

16、然C1 两端电压能很快恢复，R2 取样电压升高， VD5 截止，但555 不能马上复位，这是由于C4，只有C4 电压经 R4 充电至 2/3VDD ，而且 2 脚电压大于 1/3VDD时， 555才能翻转， LED2 熄灭， LED1 亮。延时启动时间 t=1.1C4*R4 。 GMsIasNXkA-11-/26个人资料整理仅限学习使用电压检测电路图 2-5 电压检测电路当电网电压高于 250V 时，电位器 R1取样电压升高 ,稳压二极管 VS 击穿， VT 导通，其集电极输出低电平， VD6 导通使 555的2脚处于低电平， 555翻转 3脚输出高电平， LED2 亮，表明电源被切断。 TI

17、rRGchYzg当电网电压低于180V 时，电位器 R2取样电压下降，VD5 导通， 555的 2脚电平下跌， 555随之翻转， 3-12-/26个人资料整理仅限学习使用脚输出高电平，LED2 亮表明电源被切断。7EqZcWLZNX当电压处于正常范围内时，R1取样电压低，VS， VT ，VD6 都截止，同时R2取样电压高，高于555的 2脚电平，所以VD5 也截止。此时 555处于复位态， 3脚输出低电平，LED1 亮，表明负载正常工作lzq7IGf02E继电器控制与显示电路图 2-6 继电器控制与显示电路继电器的控制原理是依据555 的 3 脚输出电平的高低决定的，当3 脚输出高电平时，继电

18、器K 吸合，电源被切断。当3 脚输出低电平时，继电器K 不变化，负载正常工作。zvpgeqJ1hk-13-/26个人资料整理仅限学习使用第三章保护电路的实现3.1电路的工作原理接通电源后， 220V 交流电经变压器的降压、整流桥的整流、稳压器7812 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 0，555 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

19、的常闭触点保持吸合，负载被切断。然后电源向C1 充电，使 2、6两脚电位不断下降，约经过 5s，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4s 左右才向电冰箱供电，从而确保负载不受损。 NrpoJac3v11.当市电电压升高到 240V 以上，上比较器输出低电平；市电电压下降到185V 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

20、， 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 4S 左右才向电冰箱供电。基电路组成延迟记忆电路。我们用绿色的 LED 发光表示负载正常工作，红色的LED 发光表示负载不工作。 1nowfTG4KI3.2性能的测试 <仿真）直流稳压电源的测试直流稳压电源测试仿真电路如图3-1所示-14-/26个人资料整理仅限学习使用直流稳压电源输出电压波形如图3-1所示-15-/26个人资料整理仅限学习使用图 3-2 直流稳压电源输出电压波形-16-/26个人资料

21、整理仅限学习使用延时电路性能测试图 3-3 延时电路仿真测试电路图图 3-4 延时电路仿真结果-17-/26个人资料整理仅限学习使用电路整体性能测试电压 V=260 时电路仿真结果如图3-5图 3-5 电压 V=240 时电路仿真结果此时亮红灯表明电源切断-18-/26个人资料整理仅限学习使用V=160 电路仿真结果如图3-6图 3-6V=160 电路仿真结果-19-/26个人资料整理仅限学习使用3.3 结论通过桥式整流器，稳压二极管， 555定时器，实现了负载的过电压与欠电压保护以及延时启动的要求，符合实验要求，工作稳定，达成了预期目的。 fjnFLDa5Zo3.4 课设体会及合理化建议由于

22、该保护器原理图是由直流电源、取样电路、延时电路、控制电路四部分组成，且总体仿真不容易成功，因此，我必须把每个部分单独进行仿真。首先，对直流电源部分进行仿真，观察仿真结果的输出电压是否符合起初预设电压；其次，对取样电路进行仿真，仿真时要按照论文的要求去分别仿真，起初分析过压的情况，进而分析欠压的情况；最后，对延时部分的电路进行仿真，调节电容和电阻的数值，使其延时的时间达到 5s以上。有于控制电路部分简单，属于数字电路，即仿真结果与理论分析肯定会一致的。tfnNhnE6e5课程设计是一个实践的平台，在设计过程中，我通过不断学习、制作，让我掌握了很多东西。既熟悉了软件的使用，也进一步提高了自己设计电

23、路的能力。更重要的是，通过这次锻炼，增强了我的动手处理能力，扩大了想问题的角度，学会了如何分析电路问题 、如何去查找并改正电路中的错误，如何把大的问题最小化，并一一解决。通过这两周的课程设计我更加熟练的掌握了一些绘制仿真电路和设计一些简单电路的基本知识。我相信这将会对我将来的工作和学校有着很好的帮助。HbmVN777sL-20-/26个人资料整理仅限学习使用第四章总结自此，过压欠压保护器的理论分析，电路仿真，相关软件介绍，电路制作流程，相关调试等过程已经全部阐述完毕。 V7l4jRB8Hs通过此次设计研究电冰箱过压欠压保护器实践，可以更加充分的领会模拟电路在实际电子产品设计中的运用规律，从此次

24、设计可以学习运用电路仿真软件对电子线路进行整体和局部的调试工作。通过对仿真产品和理论计算之间误差值的分析和体会，可以更好地将理论计算与实际误差之间的关系有机的结合起来。通过对工作环境的考虑，能认识到电子元器件的性能变化的受环境因素的非线性关系。 83lcPA59W9此次设计是一个完整电子运用的详细过程，从中基本结合了大学阶段模拟电路与电路分析的全部基础理论知识以及对仿真软件，设计软件和调试器材等知识的基础运用，是一次有较高学习性质的设计实验。 mZkklkzaaP从本次过压欠压保护器的设计可以让我们更具体的看到现代电子技术在实际工作中的运用是巨大的，科学的，无处不在。无论小到像此保护器一样的小型电子运用，还是大到像飞机，汽车等大型工业产品的运用，以模拟电路，数字电路为主要理论框架的现代电子技术都是其他任何事物所不能替代的。 AVktR43bpw-21-/26个人资料整理仅限学习使用参考文献1 童诗白、华成英主编者. 模拟电子技术基础 . M 北京：高等教育出版社，2006 年ORjBnOwcEd2 谭博学主编 . 集成电路原理与应用 . M 北京：电子工业出版社， 2003 年3 谢自美