电冰箱过电压欠电压保护器设计报告

目录

一、设计要求： (2)

二、设计的作用、目的 (2)

三、设计的具体实现 (3)

1．系统概述 (3)

2. 各单元电路的设计方案及原理说明 (5)

3. 仿真调试过程及结果分析 (13)

四、心得体会及建议 (18)

1．心得体会 (18)

2.建议 (19)

五、附录 (19)

六、参考文献 (20)

电冰箱保护器的设计报告

一、设计要求：

（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，且红灯亮。

（4）. 欠压保护：当电压低于180V时，自动切断电源，且红灯亮。

（5）. 延时保护：在上电、欠压、过压保护切断电源时，延时一段时间3～5min才可接通电源。

二、设计的作用、目的

（1）. 掌握电冰箱保护器工作原理。

（2）. 熟悉继电器和发光二极管的使用。

（3）. 熟悉Multisim和Protel软件。

三、设计的具体实现

1．系统概述

电冰箱对电源的波动范围有一定的要求，而供电电源，其波动幅度有时会不在电冰箱波动范围内。当电冰箱压缩机在工作时，若遇到电网意外断电又迅速恢复供电，会使压缩机承受压力过高而受损。为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围内，并且防止压缩机受损，在电冰箱的供电电源端接入保护器是非常必要的。

本电路的电源由220V交流电经过变压器变压、整流电桥整流、滤波电路滤波，并经过稳压电路稳压后提供直流电源。其中，U1从整流电桥的输出端取样，当市电压在正常的范围（180V～250V）

内时,电路各部分正常工作；当市电电压超出正常范围时，控制电路控制的继电器停止工作。555时基电路起控制延时的作用。电路组成框图如下：

图一电路组成框图

此电路设计主要的应用电路元件包括：变压器、整流电桥、滤波电容、三端稳压电源、窗口比较器、定时器（LM555CN）、继电器等。

电路原理

接通电源后，220V交流电经过变压器变压,整流桥式电路的整流,稳压器LM7812CT的稳压后,在RP2和RP3两端可获得大约12V的直流工作电压。跟据变压器的变压系数，调整电位器RP2和RP3，使市电电压在正常的工作范围内，上、下比较器都输出高电平，此时三极管Q1导通，电压指示灯LED保持发亮。因为C1两端初始值为0，LM555CN时基电路的阈值端6管脚为高电平，LM555CN时基电路复位，三极管Q2截止，继电器K1的常闭触点保持吸合，电冰箱电源被切断。然后电源向电容C1冲电，使得2、6管脚电位下降，大约经过3～5min，可使电位降至12V的三分之一，LM555CN时基电路置位，3管脚输出高电平，Q2导通，继电器K1通电吸合，其常闭合触点K1断开，LED2绿灯亮，电冰箱正常工作。当交流电电网意外断电时，C1存储的电荷通过R4、D3迅速释放。当交流电电网恢复供电时，电路又要延迟大约3～5min才向电冰箱供电，从而确保电冰箱压缩机不受损坏。当市电压升高到250V以上，上比较器输出低电平；当市电电压下降到180V以下时，下比较器输出低电平。只要两者中的任何一个比较器输出低电平，Q1就截止，LED就熄灭。此时6管脚为高电平，LM555CN时基电路复位，输出端3管脚为低电平，LED1红灯亮，电冰箱电源被切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下可以自动的停止工作，保证了电冰箱能安全工作于正常的电源范围

内。当电压恢复正常时大约要延迟大约3 ～5min 。

电冰箱保护器的原理如下：

图二 电冰箱保护原理图

U3

2. 各单元电路的设计方案及原理说明

（1）电路设计方案

a）直流稳压电源

直流稳压电源的组成框图如下：

图三直流稳压电源的组成框图

作用：把交流电压变成大小合适的、稳定的直流电源。

①电源变压器

作用：把220V的电网电压变成想要的的小电压。

②整流电路

电路的组成：四只二极管（原则是，保证在变压器副边电压U2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。

工作原理：利用的是二极管的单向导电性。D5、D7和D6、D8两对二极管交替导通，致使负载电阻R L上在U2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变。

交流电压经过整流电路后变成脉动直流电压，即：既含直流，又含交流。

③滤波电路即在整流电路的输出端并联一个电解

电容。

工作原理：利用电解电容的充放电作用，不仅使输出电压变得平滑，而且可以使输出电压的平均值变大。

④稳压电路

作用：使输出电压不受负载、温度等的影响。

直流稳压电路原理图如下：

图四直流稳压电路原理图

b）比较器的设计

欠压和过压检测电路由集成电压比较器及外围电路元件组成。集成电压比较器电路利用理想元件U1、U2、D1、D2、RP2和RP3组成，上较器用于过电压的检测，下比较器用于欠电压的检测。RP1电阻的分压组成基准电压，为比较器提供基准电压。三极管构成电子开关。

窗口比较器

当输入电压U i大于U+R，必然大于U-R，所以集成运放的输出U o=-U omax；

当输入电压U i小于U-R，必然小于U+R，所以集成运放的输出U o=-U omax；

当输入电压U i大于U-R小于U+R时，集成运放的输出U o=+U omax；

图五窗口比较器及其电压传输特性电压比较器窗口电压比较器的原理图如下：

图六窗口电压比较器的原理图

C) 控制电路

控制电路由Q1、Q2和LM555CN时基电路组成。LM555CN接成开机时，即输出高电平，是定时工作模式，延时时间为：T=1.1×C1×R5≈3～5min。其中LED为电压指示灯，D3防止电容反向放电，D 4对继电器稳压。