电冰箱保护电路的设计

数字电子技术基础

课程设计报告

设计题目：电冰箱保护电路的设计

姓名：刘赢/ 黄光超

学号：3152052052439/3152052052431

班级：电信15-4班

指导教师：刘亚荣

桂林理工大学信息科学与工程学院

2016 年12 月

电冰箱保护器

一、设计任务与要求：

(1)设计电冰箱保护器，具有过、欠压保护，上电延时等功能。

(2)电压在180-250V范围内，正常供电时绿灯亮。

(3) 过压保护：当电压高于250V时，自动切断电源，红灯亮。

(4) 欠压保护：当电压低于180V时，自动切断电源，红灯亮。

(5)延时保护：在上电、欠压、过压保护切断电源时，延时3-5分钟才可接通电源。

二、方案设计与论证

原理框图如图1所示。

1

图1 原理框图

方框图说明：输入220伏交流市电，经过变压器的降压后输入进整流滤波电路中，经

过整流滤波后的交流电变为脉动的直流电，然后该直流电输入进检测电路，通过与窗口比

较器的参考电压进行比较后由控制执行电路判别是否切断电路。

三、单元电路设计与参数计算

1、电源电路

根据对工作原理的分析,可以确定电路设计如图2所示。

图2电源电路

电源电路原理：市电在经过变压器的降压后依次进行整流滤波，输出直流电，然后输入到下一级的比较器中。整流滤波电路各阶段具体波形如图3所示。

图3 整流滤波电路各阶段的波形图

2、电压检测电路

根据对电路原理的分析可以确定检测电路的设计如图4所示。

V11

V13

图4电压检测电路

电压检测电路原理：220伏的市电经过降压、整流、滤波后输入窗口比较器，当输入

电压高于U

RH

时，U

1

输出低电平，U

2

输出高电平;当输入电压低于U

RL

时，U

2

输出高电平，U

1输出低电平;当输入电压介于U

RH

和U

RL

之间时,U

1

和U

2

均输出高电平。

变压器原边与副边线圈匝数比为50。

1.临界状态当市电电压为250V时，经过降压整流滤波后的输出电压值U

01

=250/25×

1.4=7 V

2.临界状态当市电电压为190V时，经过降压整流滤波后的输出电压值U

01

=190/50×1.4=5.32V。

3.当市电为过压状态时，设输入电压为255V，经过降压整流滤波后的输出电压值

U

01

=255/50×1.4=7.14V。

4.当市电为欠压状态时，设输入电压为175V，经过降压整流滤波后的输出电压值

U

01

=185/50×1.4=5.18V。

终上，U

RH

的取值可以为7V，U

RL

的取值可以为5.04V。

四、总电路图与元器件清单

五、安装与调试

根据对电路原理的分析可以确定控制执行电路的设计如图5所示。

R1

图5控制执行电路

控制执行电路原理:输入的电压为过压状态时,U

1输出低电平,U

2

输出高电平,D

2

导通,D

3

截止,LED

2截止，此时红色发光二极管LED

1

点亮,继电器J

1

打开,电路被切断,三极管由于基

极达不到0.7伏的导通电压所以绿色发光二极管LED

3熄灭;当输入的电压为欠压状态时,U

1

输出高电平,U

2输出低电平,D

3

导通,D

2

截止, LED

1

截止，此时红色发光二极管LED

2

点亮, 继

电器J

2

打开, 电路被切断,三极管由于基极达不到0.7伏的导通电压所以绿色发光二极管

LED

3熄灭;当输入电压在正常范围时,U

1

和U

2

均输出高电平,此时J

1

和J

2

均吸合,D

2

和D

3

截止,

红色发光二极管LED

1和LED

2

截止，三极管导通绿色发光二极管LED

3

点亮,电路正常供电。

变压器原边与副边线圈匝数比为50。

1.临界状态当市电电压为250V时，经过降压整流滤波后的输出电压值U

01

=250/50×

1.4=7V。

2.临界状态当市电电压为190V时，经过降压整流滤波后的输出电压值U

01

=180/50×1.41=5.32V。

3.当市电为过压状态时，设输入电压为255V，经过降压整流滤波后的输出电压值

U

01

=250/50×1.4**=7.14V。

4.当市电为欠压状态时，设输入电压为185V，经过降压整流滤波后的输出电压值

U

01

=185/50×1.4=5.18V。

终上，U

RH 的取值可以为7V，U

RL

的取值可以为5.32V。

六、性能测试与分析

1、过压状态时的电路仿真图

图6为过压时的仿真结果,图中电压为255伏高于限定电压250伏,电路中红色发光二

极管LED

1点亮,指示电路过压,同时继电器J

1

断开切断电路,从而保护电冰箱。

图6过压状态的仿真电路图

2、欠压状态下的电路仿真图

图7为欠压时仿真结果,图中电压为170伏低于限定电压180伏,电路中红色发光二极

管LED

2点亮,指示电路欠压,同时继电器J

2

断开,切断电路,从而保护电冰箱。