电子技术课程设计之定时开关电源

课程设计报告

题目定时关断插座设计

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目录

第一章设计任务与要求 (1)

第二章电路原理设计 (2)

第一节方案比较 (2)

第二节单元电路设计 (6)

第三节元器件选择 (12)

第三章实验数据与测试波形 (19)

第一节实验数据 (19)

第二节测试波形 (20)

第四章实验问题与解决措施 (21)

第一节实验问题 (21)

第二节解决措施 (23)

第五章设计体会 (24)

参考文献 (25)

附录 (26)

附录一整体电路图 (26)

附录二仿真原理图 (27)

附录三 PCB图 (28)

第一章设计任务与要求

一、设计任务：

定时关断插座

二、设计要求:

1.基本部分：

<1> 可设置时间；

<2> 通电计时，计时结束后断电（通过倒计时计时）；

<3> 过压保护。

2.发挥部分：

<1> 过流保护；

<2> 短路保护。

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第二章电路原理设计

第一节方案比较

主要针对定时开关单元、过压保护单元进行比较。

方案一：

1.定时开关单元

图1

如图1，该方案融入了大部分模拟电路，容易造成电路调试时的不稳定，且没有定时显示功能。所以不宜采用此模块。

2.过压保护单元

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图2

电路原理：

缺点是需要做出电源模块，而且电路复杂。

方案二：

1.定时开关单元

设计思路是：用555定时器产生脉冲，加到计数器上，再将计数器与译码器连接，实现译码功能，通过7段数码管进行显示。这样就实现了定时。再加上拨码开关就实现了人工置数，即自由定时。在译码器的输入端加上一个八端或非门和一个非门后就能实现关断。基本电路图如图3：

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图3

2.过压保护单元

当电源供给电压或负载吸取的电流太大时，图4电路可断开负载给出故障指示。

图4

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正常工作时，Tr1和Tr2均截止，555复位，555中的放电晶体管导通，它从Tr3基极吸取电流，使Tr3处开饱和，电源5～12V便直接送主负载。当负载吸取电流超过规定值时，Rsc上压降增加，使Tr1导通，555被触发，于是内部放电晶体管截止，跟着Tr3也截止，将电源与负载隔离，这时555处于单稳状态，单稳时间一到，只要负载过流现象不排除，555又重新触发，Tr3继续将负载隔离。

若负载出现过压，则经R4、R5、D1后Tr2导通，也使555触发，Tr3这时也将负载隔离。对于过流或过压，555③脚均将输出高电位，使LED发光，表示负载处于隔离状态。由于Tr3或者处于饱和，或者处于截止，因此只用一只功率晶体管便可工作。

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第二节单元电路设计

一：555方波发生电路

1.电路图：

图5

2.电路特点：

由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小，因而抗干扰能力较强。

3.电路原理：

接通电源后，电容C开始充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，

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同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降到Vcc/3时，Vo 翻转为高电平。由上面的参数计算，改变

R、2R和C的值，就可以改变振荡器的

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频率。

二：数码显示电路

1.电路图：

图6

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2．电路原理：

通过74192（可预置BCD双时钟可逆计数器）芯片实现减计数功能。当74192接收到一个外部计数脉冲信号时，计数器的状态就按二进制编码值递减1，输出相应的BCD码。当输入到预置数值这个计数脉冲后（如预置数=10，则当输入第10 个计数脉冲后），计数器又回到00状态。此时，计数器处于锁存状态，不再进行计数，只有重新置数后才开始下一轮减计数。所以，该计数器以预置数值个计数脉冲构成一个计数周期。

通过7448（BCD---7段译码/内部上拉输出驱动）和七段共阴数码管实现将BCD码转换成7段码并显示的功能。当7448接收到一个外部输入的BCD码时，通过译码器将其转化成一一对应的有效信号，然后，经驱动器点亮对应的段。（例如：对于8421BCD码的0011状态，对应的十进制数十3，则译码驱动器应使a,b,c,d,g各段点亮。）译码器的功能就是，对应于某一组的数码输入，相应的几个输出端有有效信号输出。

3.注意事项：

由于BCD码表示十进制数，即范围是0000~1001，所以驱动器点亮7段译码管只能是0~9。当超出范围时，数码管将无法正常显示。

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三：拨码控制电路

1.电路图：

图7

2.说明：拨码开关是采用8421BCD码置数控制电路对电路实现置数功能。从左到右分别表示高四位和低四位，下拨时表示开关闭合，电路导通，对应8421BCD码中的“1”。在电路图中，将它的高低四位分别与计数器的A、B、C、D端相连，实现对计数器的置初值的功能。

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四：过压保护电路

1.电路图：

图8

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2.电路原理

2.1.过压保护原理：

通过参考电压与测试点电压的分压进行比较，当参考电压大于测试点电压时，输出为高；当参考电压小于测试点电压时，输出为低。然后，通过与门对继电器进行控制，当电压超过一定范围时，继电器促使开关向右闭合，发光二极管熄灭，外接电路断开以及停止工作，因而起到了保护电路的功能。

2.2.欠压保护原理：

通过参考电压与测试点电压的分压进行比较，当参考电压小于测试点电压时，输出为高；当参考电压大于测试点电压时，输出为低。然后，通过与门对继电器进行控制，当电压低于一定范围时，继电器促使开关向右闭合，发光二极管熄灭，外接电路断开以及停止工作，因而起到了保护电路的功能。

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