20112012学年 第 二 学期 模拟电子技术 课 程 设 计 报 告 题 目： 过/欠电压保护提示电路 专 业： 10级 电子信息工程 班 级： 班姓 名： 指导教师： 电气工程系2011年5月12日目 录 绪论3第一章 系统概述71.1 系统开发背景71.2 系统研究目的和范围7第二章 过欠保护电路设计82.1 设计题目82.2 设计的目的82.3 设计任务及要求82.4 给定元器件82.5 总体说明92.5.1. 电路原理92.5.2 555定时器级引脚图92.5.3 直流稳压电源电路112.5.4 延时启动电路122.5.5 电压检测电路132.5.6 继电器控制与显示电路14第三章 保护电路实现143.1 电路的工作原理143.2 性能的测试（仿真）15 3.2.1 直流稳压电源的测试15 3.2.2 延时电路性能测试17 3.2.3 电路整体性能测试183.3 结论203.4 课程体会及合理化建议20第四章 总结21 参考文献22附录I元器件清单23附录II元器件清单24附录答辩记录及评分表.25 绪 论 进入21世纪以来，人类的科学技术有了新的突破和发展，特别是近几年来，电子技术的飞速发展给人们带来了无限的便利和舒适，人类的传统生活方式也发生着翻天覆地的变化。 随着电子技术的不断发展，传统集成电路技术的缺点和局限性越发明显，其不稳定性、易干扰性等大大限制了该技术的应用，且有阻碍电子技术发展的趋势。而后来兴起的模拟电子电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的地位。模拟电子电路（Analog Circuit）是处理模拟信号的电子电路。模拟信号是时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某以取值范围那可以取无穷多个数值）。模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。随着集成技术的进一步提高，各种新技术的出现和应用，人类历史横跨数码时代向更进一步发展已出现在各大型相关企业的宏伟蓝图中。例如在我们的日常生活中，许多电器需要在正常的电压下才能工作，过压、欠压或者掉电都会给我们的设备造成严重的损失，对此传统的模拟电子技术已不能很好的解决该问题。特别是在工业控制领域，用电设备通常工作在三相电源中，而很多用电设备在使用中对相应提供的工作电源有着较高的要求。通常电网产生的电压偏高（是指给定的瞬间设备端电压U与设备额定电压Un之差），又因为大功率电动机的起动、电焊机的工作，特别是大型电弧炉和大型轧钢机冲击性负荷的工作，均会引起负荷的急剧变动，使电网电压损耗随之产生相应变动，从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。而上述情况所造成的电压波动，又会给用电设备造成不应有的过压、欠压现象。如长时间供给用电设备，则会对用电设备造成损坏。所以在用电设备使用中，若加入相应的保护电路，则当供电线路出现过（欠）压时，有保护电路进行有效保护，就能确保用电设备安全正常运行。对此，过/欠电压保护提示电路就应运而生了。所以我们拟对过/欠电压保护提示电路做针对性的课程设计。过/欠电压保护提示电路课程设计是学生学完了过、欠电压的课程后，对过/欠电压保护提示电路设计过程以及电路结构进一步了解的练习性的教学环节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养。在指导教师指导下合作完成过/欠电压保护提示电路设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制相关图表。在课程设计过程中，应综合运用多种学科的理论知识与技能，分析并解决课程设计上的问题。依据该课程设计的任务，系统性地进行资料的收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握相关课程设计的程序、方法与技术规范。在该过程中，要实现当异动的电网电压高于或低于用电设备的正常工作电压范围时，过、欠压警报装置能自动切断用电设备的电源，从而起到保护用电设备的作用。当电网电压恢复到正常范围后，经过过、欠电压报警装置电路的延迟，将自动恢复电网电压对用电设备的供电，保证了用电设备的正常安全运行。此次课程设计是学完课本课程之后的一次重要实践，是我们步入社会的一次深刻的链接，考察了我们合作设计和分析的能力，同时提高了我们查阅各种设计手册获取必要信息的能力，也让我们了解了过、欠电压保护提示电路课程设计的一般步骤，获益匪浅。本设计（电冰箱过压欠压保护器）为全模拟电路组成，是模拟电路的一个很基础的综合运用，具有较好的理论与实践的学习指导意义。 第一章 系统概述1.1 系统开发背景随着现在电气设备的普及，给工农业生产、国防事业、科技带来了革命性的变化，加快了社会的发展，人们步入了电气化时代，也是人们的生活质量得到了大幅度的提高，也越来越离不开这些电器设备。而随着科技的发展，电器设备的精度也逐渐提高，发生了翻天覆地的变化，但是如何保护好这些电器设备的使用不受外界的干扰，成了当今科技发展关注的主要问题。随着我国的电网普及，庞大的电网系统给了我们许多方便。但是随着介入电网的用户增多和用户电器的多样化，也造成了电网电压的不稳定，忽高忽低的电压，也成了损坏电器设备的主要因素。如何在电压变化较大时保护好用电设备，成了人们现在研究的一个方向。而过/欠电压保护提示电路的设计与使用，成为解决这一问题的有效方法。1.2 系统研究目的和范围 长期以来，综合课程设计是以理论课教学、课程实验和课程设计等教学环节构成的。我们在教学实践的过程中，结合理论教学的进程，利用计算机的电子设计自动化软件在计算机上进行基础验证模拟仿真实验，作为教学的补充。通过人机对话的方式，能使我们每个人都能亲自动手搭接电路，进行元件接线，参数设定。边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对照。通过软件的Component Properties(元件属性)可随时调整和修改元器件参数，分析各元件参数对电路的作用与影响。调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验中，把实验与理论有机的结合起来，加深了我们对理论的认识。第二章 过欠电压保护电路设计2.1 设计题目过/欠电压保护电路设计2.2 设计的目的 1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。 2.通过实际电路方案的分析比较，设计计算元件选取仿真等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 3.掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的分析与设计。4.了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。 5.培养严谨的工作作风和科学态度，使学生逐步建立正确的生产观点，经济观点和全局观点。2.3 设计任务及要求 1.过欠电压对电源的波动范围有一定的要求，而供电电源，其波动幅度有时会超出普通电路的允许波动范围。当电路在运转时，如遇电网意外断电又迅速恢复 供电，会使原电路中的某些器件受压力过高而受损为了保证原电路能安全工作于规定的电源范围内，并且防止电路中的器件损毁，在其的供电电源端接入保护电路是非常必要的。 2.（2当电压在市电正常范围内（180V250V），该灯发亮，否则会熄灭；NE555时基电路组成延迟记忆电路。当市网电压过压(=250)或欠压()时能自动切断电路交流供电电源； 3. 上电、欠过压保护或瞬间断电时，要延迟一段时间才能通电。复电延时功能：从停电到来电时能延时34S再接通原电路的交流电源； 4 .绿色的LED 发光表示负载正常工作，红色的LED 发光表示负载不工作。2.4 给定元器件：LM339、555定时器构成的振荡器、比较器，电阻、放大器、继电器等元器件进行设计的。*其具体元器件及其型号见附录I 2.5 总体说明 2.5.1. 电路原理 方案说明设计一个电路保护电路，当电压处于180V250V范围内负载正常工作，当电压高于250V或低于180V时，电源被切断，负载停止工作。当停电或重新来电时，负载延时4S再通电运转。原理框图如图1：图2-1过/欠电压保护电路原理框图电源电路延时控制电路电压检测电路控制执行电路2.5.2 555定时器及引脚图 555定时器IC选用CB555，其管脚外形图如图2所示。工作电压=11V。图2-2 555定时器引脚排列定时器是一种产生时间延迟和多脉冲信号的控制电路，555定时器是用途极广的精密定时电路。它的电源电压范围宽（518v），输出电流最大值可达200mA，能直接驱动大电流负载，最高工作频率可达300Khz。555定时器有两个输入端，分别称作阈值输入端（TH）和触发输入端（），有一个输入端（Q）。此外，还有一个放电开关引出端（D），当在两个输入端（TH和）分别加入输入电压时，根据二输入电压值的不同情况，就可以控制输出端Q的状态（为低电平或高电平）以及放电开关D的状态（是导通还是截止）。555定时器的所有应用都是基于这一特性，它的功能表如表2-1所示输 入输 出THQD0XX低电平导通12/31/3低电平导通12/31/3高电平截止11/3保持原状态保持原状态表2-1 555定时器功能表 2.5.3 直流稳压电源电路 图2-3 直流稳压电源 电源电路由变压器T,二极管桥式整流，三端集成稳压块A1稳压及电容C1,C2滤波等部分构成。构成这个电路的主要目的是为时基电路和继电器控制电路提供12V稳定直流电压。 2.5.4 延时启动电路 图2-4 延时启动电路 当电网断电又来电时，由于C1比C2两端电压上升慢，因此R2取样电压低，555被置位，3脚输出高电平LED2亮出于保护状态，虽然C1两端电压能很快恢复，R2取样电压升高，VD5截止，但555不能马上复位，这是由于C4，只有C4电压经R4充电至2/3VDD，而且2脚电压大于1/3VDD时，555才能翻转，LED2熄灭，LED