電冰箱保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

1、 電冰箱保護(hù)電路的設(shè)計(jì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 設(shè)計(jì)題目： 電冰箱保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 姓 名： 劉贏 / 黃光超 學(xué) 號(hào)： 3152052052439/3152052052431 班 級(jí)： 電信15-4班 指導(dǎo)教師： 劉亞榮 課程設(shè)計(jì)成績(jī)： 桂林理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 2016 年 12 月 電冰箱保護(hù)器一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求： (1)設(shè)計(jì)電冰箱保護(hù)器，具有過(guò)、欠壓保護(hù)，上電延時(shí)等功能。 (2)電壓在180-250V范圍內(nèi)，正常供電時(shí)綠燈亮。 (3) 過(guò)壓保護(hù)：當(dāng)電壓高于250V時(shí)，自動(dòng)切斷電源，紅燈亮。 (4) 欠壓保護(hù)

2、：當(dāng)電壓低于180V時(shí)，自動(dòng)切斷電源，紅燈亮。 (5)延時(shí)保護(hù)：在上電、欠壓、過(guò)壓保護(hù)切斷電源時(shí)，延時(shí)3-5分鐘才可接通電源。二、方案設(shè)計(jì)與論證原理框圖如圖1所示。市電變壓器降壓整流濾波電路電壓檢測(cè)電路控制執(zhí)行電路1圖圖1 原理框圖方框圖說(shuō)明：輸入220伏交流市電，經(jīng)過(guò)變壓器的降壓后輸入進(jìn)整流濾波電路中，經(jīng)過(guò)整流濾波后的交流電變?yōu)槊}動(dòng)的直流電，然后該直流電輸入進(jìn)檢測(cè)電路，通過(guò)與窗口比較器的參考電壓進(jìn)行比較后由控制執(zhí)行電路判別是否切斷電路。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、電源電路根據(jù)對(duì)工作原理的分析,可以確定電路設(shè)計(jì)如圖2所示。圖2電源電路電源電路原理：市電在經(jīng)過(guò)變壓器的降壓后依次進(jìn)行整

3、流濾波，輸出直流電，然后輸入到下一級(jí)的比較器中。整流濾波電路各階段具體波形如圖3所示。圖3 整流濾波電路各階段的波形圖2、電壓檢測(cè)電路根據(jù)對(duì)電路原理的分析可以確定檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)如圖4所示。圖4電壓檢測(cè)電路電壓檢測(cè)電路原理：220伏的市電經(jīng)過(guò)降壓、整流、濾波后輸入窗口比較器，當(dāng)輸入電壓高于URH時(shí)，U1輸出低電平，U2輸出高電平;當(dāng)輸入電壓低于URL時(shí)，U2輸出高電平，U1輸出低電平;當(dāng)輸入電壓介于URH和URL之間時(shí),U1和U2均輸出高電平。變壓器原邊與副邊線圈匝數(shù)比為50。1.臨界狀態(tài)當(dāng)市電電壓為250V時(shí)，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=250/25×1.4=7 V2.臨界

4、狀態(tài)當(dāng)市電電壓為190V時(shí)，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=190/50×1.4=5.32V。3.當(dāng)市電為過(guò)壓狀態(tài)時(shí)，設(shè)輸入電壓為255V，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=255/50×1.4=7.14V。4.當(dāng)市電為欠壓狀態(tài)時(shí)，設(shè)輸入電壓為175V，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=185/50×1.4=5.18V。終上，URH的取值可以為7V，URL的取值可以為5.04V。四、總電路圖與元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1變壓器TS_MISC_500_TO_1012橋式整流器3N24813二極管1N400124定值電阻100K15定值電阻1K16定值電

5、阻10K27定值電阻680 38運(yùn)算放大器74129繼電器EMR011B3210紅色發(fā)光二極管LED211綠色發(fā)光二級(jí)管LED112電容1mF113電感1.6h214三級(jí)管BC547A1五、安裝與調(diào)試根據(jù)對(duì)電路原理的分析可以確定控制執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)如圖5所示。圖5控制執(zhí)行電路控制執(zhí)行電路原理:輸入的電壓為過(guò)壓狀態(tài)時(shí),U1輸出低電平,U2輸出高電平,D2導(dǎo)通,D3截止,LED2截止，此時(shí)紅色發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮,繼電器J1打開(kāi),電路被切斷,三極管由于基極達(dá)不到0.7伏的導(dǎo)通電壓所以綠色發(fā)光二極管LED3熄滅;當(dāng)輸入的電壓為欠壓狀態(tài)時(shí),U1輸出高電平,U2輸出低電平,D3導(dǎo)通,D2截止, LED1

6、截止，此時(shí)紅色發(fā)光二極管LED2點(diǎn)亮, 繼電器J2打開(kāi), 電路被切斷,三極管由于基極達(dá)不到0.7伏的導(dǎo)通電壓所以綠色發(fā)光二極管LED3熄滅;當(dāng)輸入電壓在正常范圍時(shí),U1和U2均輸出高電平,此時(shí)J1和J2均吸合,D2和D3截止,紅色發(fā)光二極管LED1和LED2截止，三極管導(dǎo)通綠色發(fā)光二極管LED3點(diǎn)亮,電路正常供電。變壓器原邊與副邊線圈匝數(shù)比為50。1.臨界狀態(tài)當(dāng)市電電壓為250V時(shí)，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=250/50×1.4=7V。2.臨界狀態(tài)當(dāng)市電電壓為190V時(shí)，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=180/50×1.41=5.32V。3.當(dāng)市電為過(guò)壓狀

7、態(tài)時(shí)，設(shè)輸入電壓為255V，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=250/50×1.4*=7.14V。4.當(dāng)市電為欠壓狀態(tài)時(shí)，設(shè)輸入電壓為185V，經(jīng)過(guò)降壓整流濾波后的輸出電壓值U01=185/50×1.4=5.18V。終上，URH的取值可以為7V，URL的取值可以為5.32V。六、性能測(cè)試與分析1、過(guò)壓狀態(tài)時(shí)的電路仿真圖圖6為過(guò)壓時(shí)的仿真結(jié)果,圖中電壓為255伏高于限定電壓250伏,電路中紅色發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮,指示電路過(guò)壓,同時(shí)繼電器J1斷開(kāi)切斷電路,從而保護(hù)電冰箱。圖6過(guò)壓狀態(tài)的仿真電路圖2、欠壓狀態(tài)下的電路仿真圖圖7為欠壓時(shí)仿真結(jié)果,圖中電壓為170伏低于限定電

8、壓180伏,電路中紅色發(fā)光二極管LED2點(diǎn)亮,指示電路欠壓,同時(shí)繼電器J2斷開(kāi),切斷電路,從而保護(hù)電冰箱。圖7欠壓狀態(tài)的仿真電路圖3、正常狀態(tài)下的電路仿真圖圖8正常時(shí)的電路仿真圖,圖中的電壓為220伏,介于最低限制電壓180伏和最高限制電壓250伏之間,此時(shí)綠色發(fā)光二極管LED3點(diǎn)亮,指使電路電壓正常,繼電器J1、J2均閉合,電路導(dǎo)通,電冰箱供電正常。圖8正常時(shí)的電路仿真圖七、結(jié)論與心得經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的努力，我終于完成了這次模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，從開(kāi)始到結(jié)束，其中摻雜了我許多的汗水，同時(shí)也收獲了許多，從一開(kāi)始就為選取電路圖而煩惱，前前后后畫(huà)了幾個(gè)圖，直到最后一個(gè)圖仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)老師要求的全部功能，

9、雖然幾經(jīng)努力，問(wèn)了不少實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)，在與同學(xué)探討中，我充分享受到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，大家同學(xué)智慧的結(jié)晶在相互碰撞，大家從彼此同學(xué)身上學(xué)會(huì)了很多，但是很可惜的是最后一個(gè)延時(shí)功能（在上電、欠壓、過(guò)壓保護(hù)切斷電源時(shí)，延長(zhǎng)3-5分鐘才可接通電源）始終未能實(shí)現(xiàn)是我這次課程設(shè)計(jì)最大的遺憾，嘗試畫(huà)了網(wǎng)上不少的路圖，但調(diào)試的過(guò)程中依然失敗，實(shí)在令人氣餒，課程設(shè)計(jì)中各種參數(shù)的計(jì)算是比較麻煩的，但是最終我都克服了。此外，此次課程設(shè)計(jì)讓我熟練地掌握了MULTISIM的使用，對(duì)畫(huà)圖等方面的技巧有了進(jìn)一步的提高，相信對(duì)我以后肯定會(huì)有很大的用處，總而言之，我從這一次的課程設(shè)計(jì)中學(xué)會(huì)了很多很多，對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是一次難忘的抹點(diǎn)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)。八、參考文獻(xiàn)1張憲，何宇斌主編電子電路制作指導(dǎo)M北京：化工工業(yè)出版社，2005年P(guān)1792劉福太主編藍(lán)版電子電路495