电冰箱保护电路的设计
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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。