过电压、欠电压报警保护器的设计

内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《低频电子线路》课程设计报告

设计题目过电压、欠电压报警保护器的设计

指导教师张鹏举职称讲师

姓名宋飞

学号20111104567

日期2013年7月5号

过电压、欠电压报警保护器的设计

计算机与信息工程学院 2011级通信工程班宋永强 20111106095

指导老师张鹏举讲师

摘要本文介绍了将220V交流电经过降压、整流、滤波，稳压后，为LM324比较器提供12V电压和上下限电压，设计过压和欠压报警保护电路，通过对继电器的作用来切断电压来防止对用电器的损坏。

关键词直流稳压；过压；欠压；三极管；继电器

1设计任务及主要技术指标和要求

（1）第一部分直流稳压源电路是：将220V交流经变压、整流、滤波、通过变压器、整流管、电容得到直流源；要求带负载能力强，稳定性好。[1] （2）第二部分为电压比较电路：经过第一部分的电路作用，为比较器提供比较电压。当过电压和欠电压是，经过比较器，会产生高电平。72LS32会输出高电平。

（3）第三部分过电压欠电压报警保护电路是：通过滑动变阻器的调节，调出电压范围的临界情况，当超过或不足这个范围时报警，同时断开交流通路。

2 引言

电子设备已经是我们生活不可缺少的一部分，用电安全问题应特别关注。当某种原因使电网电压突然升高时，会使正在运行的冰箱、洗衣机、电视机、音响、电脑等家用电器遭受不同程度的损坏，严重时还会因此而发生火灾，造成很大的经济损失。同样，当某种原因是电网电压突然降低时，也会使用电器出现非正常现象。设计一个报警保护电器就必不可少了，这种保护装置可以保障用电器的正常工作。

3 工作原理

我们的设计电路主要由三部分组成。第一部分是直流稳压源的设计，其工作原理是将220V交流经变压、整流、滤波后得到直流源。第二部分是稳压电压比较电路的设计，由直流稳压源产生上下限电压用一片LM324实现电压比较功能。第三部分是过压和欠压电路保护设计，其工作原理是当电压的波动超过电路预先设定的范围时，电路会自动断开外接电源，同时报警，以保护后继电路。

4 基本组成

4.1直流稳压源电路

这第一部分直流电压源电路通过变压器线圈降压，整流桥进行电路整流，电容滤波三部分组成。其中变压器的原线圈和副线圈的匝数比为n1:n2=18:1，将220V 的外电压转为近似12V；整流管的承受的最大反向电压为20V，因此可以承受；滤波电容C1的容量为470uF，耐压值为25V，用6V稳压管稳定6V电压，电阻R2分压调整比较电压，其电路设计如图1。

图1 直流稳压源电路

4.2稳压电压比较电路和过电压、欠电压报警保护电路

该部分电路主要由电压比较器LM324，74LS32和继电器组成。通过外部12V 电源经过电阻R3和R4分压为电压比较器提供上限电压5.5V和下限电压4.5V。电路如图2。

LM324器件带有差动输入的四运算放大器。比较电路主要由LM324组成，形成窗口比较器，对输入电压判别，从而输出相应高低电平，作用于后续电路，这是电路正常工作的核心。[1]

通过比较器进行比较，判断电压是否超过固定范围。如果超过则通过继电器断开电路，同时报警来保护后继电路。开始我们想到用74LS32或门输出电压控制后续电路发光二极管的亮灭和继电器工作，但是或门输出电压达不到继电器的工作电压，最后我们想到用滑动变阻器分压为三极管提供低于0.7V和高于0.7V 的电压来控制其导通和截止充当开关由稳定的直流电压为其提供工作电压控制继电器工作。[1]

LM324、74LS32和继电器一定要达到其工作电压，否则不会工作。

图2稳压电压比较电路和过电压、欠电压报警保护电路

4.4 总电路图

图3 总电路图

调节滑动变阻器R2，为比较电路提供比较电压，大与5.5V和小于4.5V时，发光二级管会亮，扬声器会报警，同时使继电器工作，切断交流电压。在连接电

路图是，一定要按各元器件的要求做，该接地的一定要接地。防至连线止短接，5设计所用器材

表1

6小结

本次课程设计，经过张老师的悉心指导，我们理解了变压整流过程，稳压管的稳压作用，其工作在反向击穿状态才具有稳压作用。LM324必须提供12V电源才能正常工作，比较时用窗口比较器比较符合要求，我们就参考课本设计了窗口比较器。74LS32在悬空时会输出高电平，在使用时必须做好处理，我们是在其输入端接上2K的电阻与地连接，使其在无输入时为低电平。在使用各元件是一定要了解它的电压，电流工作范围，防止损坏元器件。搞清元器件是否有极性，尤其是有极性电容，防止反接烧坏。正确识别三级管的基极，集电极，发射极。

在连接电路时，注意引脚关系，禁止短路连接。为了便于看清分析电路，要防止跨接。

参考文献

[1] 童诗白，华成英主编, 模拟电子技术基础，23-24页,28-29页，432页[M]北京：高等教育出版社，2006年