电冰箱保护器设计报告

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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

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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。

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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

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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

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U3

计

内。当电压恢复正常时大约要延迟大约3 ～5min。

设

图二 电冰箱保护原理图

院课程

学

电冰箱保护器的原理如下：

技

科

北

华

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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RL上在U2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变。

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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

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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Ui大于U+R，必然大于U-R，所以集成运放的输出Uo=-Uomax；

当输入电压Ui小于U-R，必然小于U+R，所以集成运放的输出Uo=-Uomax；

当输入电压Ui大于U-R小于U+R时，集成运放的输出Uo=+Uomax；

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：

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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。

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555定时器的原理图如下:

图七 555定时器的原理图

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