电冰箱保护器

第1章综述
电冰箱自动保护器的意义：
电冰箱自动保护器是随着电冰箱的普及和发展，其功能日益完善的新型器件，电冰箱自动保护器具有多种功能,可对288立升及其以下的压缩式电冰箱进行欠压、过载和再启动延时保护,可使电冰箱在160～240V 范围内正常工作,有些电网的电压稳定性较差，电压波动值可能超出冰箱的允许范围（我国规定供电电压稳定度应该在正负百分之十），避免因各种因素引起的电机绕组烧损事故。

另外如果冰箱正在运行中突然停电，然后又突然来电，对冰箱不利．
目前有一种集成电路四功能电冰箱保护器，采用集成电路构成比较，电流—电压转换、锁定、延时、驱动电路，以完成对电网电压的欠压、过压和电冰箱工作时的过电流以及电网断电复电四种故障状态的自动保护，适合保护使用单相220V电压的电冰箱。

其电路简单，保护功能完善，电源电压从220V升至380V时，保护器本身不会损坏，并能对电冰箱进行可靠保护。

第2章方案设计与分析
2.1 对BT33保护器的认识
BT33单结型晶体管（双基极二极管）元件有三个管脚E发射极，B1第一基极，B2第二基极。

图2-1为其管脚示意图。

图 2-1
BT33产品主要用途:用于电气设备的双稳态电路及触发、振荡电路.二、产品电参数:型号分压比ην基极间电阻RBB(KΩ)发射极与第一基极反向电流IEB10(uA)饱和压降VEB1(V)峰点电流Ip(uA)谷点电流IV(mA)谷点电压Vv(V)调制电流IB2(mA)总耗散功率Pt(mW)。

2.2 电冰箱自动保护器方案设计与分析
2.2.1 设计方案
图2-2
电路如图2-2所示，BT33组成延时电路。

刚接通电源时，继电器J1不工作，接点J1-2
断开，过五分钟后，由于电容C1充电电压升高，BT33导通，继电器J1吸合，J1-2接点闭合，电冰箱接通电源，并由J1-1常开接点自保。

在电压正常情况下，D2、BG2导通，D3、D4、BG3截止，因此继电器J2是不工作的。

出现过压时稳压管D4便击穿导通，BG3同时导通，继电器J2吸合，接点J2-1断开，继电器J1失电释放，电冰箱断电，起到了保护电冰箱的作用。

在电源电压低于电冰箱的允许值（180V ）时D2、BG2便会由导通变为截止，BG2的集电极电压上升，使D3、 BG3导通，继电器J2吸合，同样会使电冰箱断电。

2.2.2 电路设计框图
图 2-3
2.2.3 电路图的功能描述
1.220V 50hz 交流电通过变压器，桥式二极管构成的整流电路，全波整流，电容滤波后，提高BG1的直流电压，220V 电压接通以后，C1通过R 进行充电，
电冰箱自动保护器电路
中BT33组成延时电路。

刚接通电源时，继电器J1不工作，接点J1-2断开，过五分钟后，由于电容C1充电电压升高，BT33导通，继电器J1吸合，J1-2接点闭合，电冰箱接通电源，并由J1-1常开接点自保。

C1是用来储能的。

2.在电压正常情况下，D2、BG2导通，D3、D4、BG3截止，因此继电器J2是不工作的。

D2、D4是用来调节三极管。

3.出现过压时稳压管D4便击穿导通，BG3同时导通，继电器J2吸合，接点J2-1断开，继电器J1失电释放，电冰箱断电，起到了保护电冰箱的作用。

D5二极管用来保护三极管，防止在断电时将其击穿。

4.在电源电压低于电冰箱的允许值（180V）时D2、BG2便会由导通变为截止，BG2的集电极电压上升，使D3、BG3导通，继电器J2吸合，同样会使电冰箱断电。

2CP*4是用来整流电路。

第3章Multisim仿真电路图
3.1 用Multisim仿真电路接线图
Multisim的集成化工具包括全面集成化原理图编辑工具、SPICE仿真和波形发生器以及分析工具。

Multisim支持仿真中电路的在线修改，通过虚拟测试设备和14种分析工具分析电路。

用Multisim仿真电路接线图如图3-1：
图3-1 Multisim仿真接线图
Multisim软件对电路仿真的分析：
1、当电源电压接通220V市电时，电容C1充电，刚接通电源时，继电器J1不工作，接点J1-2断开。

所以此时测继电器J1两端电流应为零。

过五分钟后，由于电容C1充电电压升高，BT33导通，继电器J1吸合，J1-2接点闭合，此时测继电器两端电流值，J1电流值>0。

电冰箱接通电源，并由J1-1常开接点自保。

在电压正常情况下，D
2、BG2导通，D
3、D
4、BG3截止，因此继电器J2是不工作的。

用电压表测量此时D2端电压接近为0。

电流表测量D3、D4断电流接近于0。

测量BG2的导通电压。

3.出现过压时（如交流电电压值360V时）稳压管D4便击穿导通，BG3同时导通，继电器J2吸合，接点J2-1断开，继电器J1失电释放。

电压表测量D4击穿电压，测量BG3导通电压值。

示波器仿真继电器J2两端电压、电流，可以看出继电器J2开始工作。

仿真
继电器J1两端电压、电流值，看出继电器J1停止工作。

过压状态下，电冰箱断电，起到了保护电冰箱的作用。

4.在电源电压接低于180V电压时D2、BG2便会由导通变为截止，示波器仿真BG2的集电极电压，从图中可以看出BG2的集电极电压上升，电流表测量D2端电流时接近于0。

D3、BG3导通，继电器J2吸合，测量BG3导通电压，D3两端电压接近于0。

示波器仿真继电器J2观察波形。

得出结论在低压（低于180V）时，同样会使电冰箱断电。

3.2 用Protel软件接线生成原理图和PCB版图
3.2.1 Protel设计电路图的步骤：
在设计电路时，都需要遵循一定的步骤。

对一般的电路设计而言，其过程主要分为以下3步：
1.设计电路原理图。

在设计电路之初，必须先确定整个电路的功能及电气连接图。

用户可以使用Protel99提供的所有工具绘制一张满意的原理图，为后面的几个工作步骤提供可靠的依据和保证。

2.生成网络表。

要想将设计好的原理图转变成可以制作成电路板的PCB图，就必须通过网络表这一桥梁。

在设计完原理图之后，通过原理图内给出的元件电气连接关系可以生成一个网络表文件。

用户在PCB设计系统下引用该网络表，就可以此为依据绘制电路板。

3.设计印刷电路板。

在设计印刷电路板之前，需要先从网络表中获得电气连接以及封装形式，并通过这些封装形式及网络表内记载的元件电气连接特性，将元件的管脚用信号线连接起来，然后再使用手动或自动布线，完成PCB板的制作。

3.2.2 Protel原理图设计步骤：
1.设置好原理图所用的图纸大小。

最好在设计之处就确定好要用多大的图纸。

虽然在设计过程中可以更改图纸的大小和属性，但养成良好的习惯会在将来的设计过程中受益。

2.制作元件库中没有的原理图符号。

因为很多元件在Protel99中并没有收录，这时就需要用户自己绘制这些元件的原理图符号，并最终将其应用于电路原理图的绘制过程之中。

3.对电路图的元件进行构思。

在放置元件之前，需要先大致地估计一下元件的位置和分布，如果忽略了这一步，有时会给后面的工作造成意想不到的困难！
4.元件布局。

这是绘制原理图最关键的一步。

虽然在简单的电路图中，即使并没有太在意元件布局，最终也可以成功地进行自动或手动布线，但是在设计较为复杂的电路图时，元件布局的合理与否将直接影响原理图的绘制效率以及所绘制出的原理图外观。

5.对原理图内的图件进行电气连接。

这里提到的线路可以是导线、接点或者总线及其分支线。

当然，在比较大型的系统设计中，原理图的走线并不多，更多的时候是应用网络标号来代替直接的线路连接。

这样做既可以保证电路的电气连接，又可以避免使整个原理图看起来杂乱无章。

6.放置注释。

这样做可以使电路图更加一目了然，增强了可读性。

同时，它也是一个合格的电路设计人员所必须具备的素质之一。

根据Protel原理图设计步骤，图3-2为“电冰箱自动保护器”接成的原理图：
图 3-2 Protel接线原理图
3.2.3 Protel生成PCB设计流程：
在利用Protel99SE设计印刷电路板之前，必须了解基本工序，也就是印制电路板的布线流程。

原理图设计好后，就可以开始设计PCB图了。

设计PCB图的一般步骤如下：
1、载入网络表。

2、元件布局。

3、设置布线规则。

4、手工布线。

5、电路层定义。

6、内电层分割。

7、补泪滴。

8、覆铜。

9、执行设计规则检查。

用Protel生成的PCB接线图，如图3-3：
图3-3 Protel生成PCB版图
第4章课程设计体会
通过本次电力电子技术课程设计，使我对电冰箱保护器的设计的理论知识牢固的同时还对电冰箱保护器的工作原理的分析提高了许多。

电冰箱对电源的波动范围有一定要求，而供电源其波动幅度常常超出电冰箱的允许波动范围。

为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围，在其的供电源端接入保护电路很重要。

这次设计熟悉了Multisim、Protel仿真软件，对电路有了更深入的认识。

在Multisim的软件学习中，体会到Multisim具有很明显的优势，如：功能全面的仿真器、高效、卓越的工具、低廉的价格、集成一体化的设计环境、专业的原理图输入工具、智能的连线、层次化的设计。

在Protel的学习中，学习到：
1，连接元件一定要连线无脱节、元件无重叠，无短路，误连现象。

2，元件标注要正确，如封装，数值，至于编号可以用自动注释。

3，电气规则一定要符合要求，连线完成后可以点“工具”栏下面的“电气规则检查”不合要求的会在原理图上标注出来。

只有电气规则检查过关后才能生成正确的网络表。

4，每个元件必须要有正确的封装，否则在转换PCB过程中会出错。

5，必须建立一个属于自已的元件库。

很多时候元件不合乎电路的要求或是元件库里根本找不到，这就要跟据自已的情况制作元件库。

电子课程设计为我们提供了良好的实践平台。

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。

为了让自己的设计更加完善，更加符合设计标准，从而完善自己的设计。

在实践中锻炼自己，成就自己，最后由衷的感谢张辉老师和同学们的帮助，使我基本完成了这次关于电冰箱自动保护器的课程设计。

由于初次接触课程设计水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

帮助我对电路分析和调试有更高的进步。

参考文献
[1]高鹏，寇怀诚.电路设计与制版Protel99入门与提高[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[2]韩焱.数字电子技术基础[M].第5版.北京：科学出版社，2007
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[4]韩永庆.HD88型电冰箱保护器的原理与检修[J].电子产品维修与制作，1995，10（9）：23~24.
[5]程汉湘.电力电子技术[M].第1版.北京：科学出版社，2007.。