摘要
本设计介绍的是市电欠压、过压自动保护器。能在市电高于限定电压或低于限定电压时起自动保护动作，切断负载(用电设备)的工作电源。而在市电恢复正常后，又能自动恢复供电。设计中主要有桥式整流电路、滤波电路、稳压电路、控制电路，电路结构简单，电路工作原理清晰明了，性能优良。
此设计经过检测和分析，它具有自动保护功能。当市电电源电压低于或高于设定的电压时，切换负载供电，还可根据需要延时供电。它能在市电电压低于170V或者高于240V时，自动切断负载的供电线路，可防止用电设备因欠电压或者过电压而损坏。
关键词时基电路；欠压保护；过压保护；自动保护
第1章绪论
1.1 选题的目的及意义
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，也使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。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不受外界的干扰，成了当今科技发展关注的主要问题。
目前我国的电网正在普及，庞大的电网系统给了我们许多方便。但是随着接入电网的用户增多，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。
1.2 概述
本设计介绍的是市电过电压与欠压自动保护器，它的主要功能是在市电电压低于170V或者高于240V时，自动切断负载的供电线路，以达到防止用电设备内因欠电压或者过电压而损坏的目的。
1.2.1 过电压
过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的结果，例如：切断某一大容量负荷或向电容器组增能（无功补偿过剩导致的过电压）。
电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高。属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。过电压分外过电压和内过电压两大类。
外过电压又称雷电过电压、大气过电压。是由于大气中的雷云对地面放电而引起的。分直击雷过电压和感应雷过电压两种。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。因此，架空输电线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力。
内过电压电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。有暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。常见的有：①空载长线电容效应（费兰梯效应）。在工频电源作用下，由于远距离空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压最高。②不对称短路接地。三相输电线路a相短路接地故障时，b、c 相上的电压会升高。③甩负荷过电压，输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压，常见的有：①空载线路合闸和重合闸过电压。②切除空载线路过电压。③切断空载变压器过电压。④弧光接地过电压。谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。一般按起因分为：①线性谐振过电压。②铁磁谐振过电压。③参量谐振过电压。
1.2.2 欠电压
欠电压是指工频下交流电压均方根值降低，小于额定值的10%，并且持续时间大与1分钟的长时间电压变动现象；引起欠电压的事件正好与过电压相反，某一大容量负荷的投入或某一电容器组的断开（无功严重不足引起的欠电压）都可能引起欠电压。
1.3 整机电路框图
本设计电路图由变压电路，整流电路，滤波电路，稳压电路，取样电路和触发电路组成如图1-1。
图1-1 整机电路框图
1.4 电路原理
输入220V交流电经过整流电路进行整流，将交流电变换成脉动直流电。再送入滤波电路进行滤波，滤除脉动成分，得到比较平滑的直流电压。考虑到电网电压的波动和负载、温度的变化将使这个电压发生变化，因此在滤波电路后接入稳压电路，使输出得到稳定的电压。而取样电路的所取的电压则是没有经过稳压的电压，能够随时将取得的
电压情况反馈到触发电路，从而达到市电过压欠压自动保护的目的。
第2章 整流电路
由于各种电器设备内部均是由不同种类的电子电路组成，电子电路正常工作需要直
流电源，而电网供给用户的是50hz 的交流电，所以需要利用具有单向导电特性的半导
体器件把交变的电流变换为直流电。提供直流电的设备称为直流稳压电源。直流稳压电源可以将交流输入电压转变成稳定不变的直流电压。
整流电路的主要性能指标有整流器输出电压平均值U 0、二极管的正向平均电流I D
和最大反向峰值电压U RM 等。由于全波整流电路输出电压的直流成分较高，纹波成分较
小，下面介绍桥式整流电路。
2.1 单相桥式整流电路
桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管
连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了
它的缺点。
基本原理就是利用二极管的单向导电性，将交流电变成一个方向流动的电流。让交
流电流的正半周到来时顺利通过二极管（正向导通），当交流电流的负半周到来时（方向与正半周相反）二极管反向截止，则不能通过，如此循环，就形成一个方向的电流，如图2-1所示： 桥式整流电路的工作原理如下： D1
D4 D3 D2 + U 0 —
+ U 2
— +
U 0
— I o
图2-1 桥式整流电路
整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据图2-1的电路图可知；
当正半周时，对D1、D3加正向电压，二极管D1、D3导通（D2、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周；
当负半周时，二极对D2、D4加反向电压，管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。
但是无论在正半周期还是负半周期，流过R L中的电流方向都是一致的在整个周期内，四只二极管轮流导通或截止，在负载上得到了单一方向的脉动直流电压和电流。2.2 主要性能指标
整流电路的性能指标常用两个技术指标来衡量：一个是反映转换关系的，用整流输出电压的平均值来表示；另一个是，输出的平均电流；
（1）整流输出电压的平均值
(2-1)
（2）输出平均电流
(2-2) 在单相桥式整流电路中，由于四只二极管两两轮流导通，即每只二极管都只是在半个周期内导通，所以流过每个二极管的平均电流是输出电流平均值的一半，即；
(2-3)
二极管的最大反向峰值电压：
(2-4) 根据二极管的选用条件，采用IN4007。
第3章滤波电路
滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组成的各种复式滤波电路。
交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给集成电路供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分，但其脉动较大，需要经过滤波电路消除其脉动成分，使其更接近于直流。
滤波一般采用无源元件电容或电感，利用其对电压，电流的储能特性达到滤波的目的. 由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L2当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。
滤波电路形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容器C接在最前面）和电感输入式（电感器L接在最前面）。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中（而且当电流很大时，仅用一电感器与负载串联）。
3.1 电容滤波电路
本设计采用单相桥式整流电容滤波电路，电路如下
图3-1 单相桥式整流电容滤波电路
1.电路工作原理：
设电容C 上初始电压为零。接通电源时U 2由零逐渐增大，二极管D 1，D 3，正偏
导通，此时U 2经二极管D 1，D 3向负载R L 提供电流同时向电容C 充电，因充电时间常数很小，电容C 上电压很快达到U 2的峰值，即。 U 2达到最大值以后，按正
弦规律下降，当U 1
容只能通过负载R L C 放电，放电时间τ放=R L C ，放电时间常数越大，放电就越慢，U 0的波形就就越平滑。在U 2的负半周，二极管D 2，D 4正偏导通，U 2通过D 2，D 4向电容
C 充电，使电容C 上电压很快达到U 2的峰值，过了该时刻以后，
D 2，D 4因正极电位低
于负极电位而截至，电容又通过负载R L 放电，如此周而复始，就可以再负载上得到的
是脉动成分大大减小的直流电压。
2.
输出直流电压和负载电流的估算
当滤波电容较大时，一般按照经验公式来估算输出直流电压U 0
（3-1） 负载电流
（3-2）
在单相桥式整流滤波时，输出直流电压
。需要注意的是，在上述输出电压的估算中都没有考虑二极管的导通压降和变压器副边绕组的直流电阻，在设计直流电源
时，当输出电压较低时（10V 以下）时，应该把上述因素考虑进去，否则实际测量结果
D4 D 1 D3 D2 +
U 2 _
+ I O U O R L _ + I C + U C C
_ +
U 1 _
与理论设计差别较大，实践经验表明，在输出电压较低时，按照上述的公式的计算结果在减去2V（二极管的压降和变压器绕组的直流压降之和）可以得到与实际测量相符的结果。
电容滤波具有几个特点：输出电压提高，脉动成分减小，二极管导通时间大大减少。
由于二极管在短暂的导电时间内要流过一个很大冲击电流，才能满足负载电流的需要，所以在选用二极管时，二极管的工作电流应远小于二极管的最大整流电流，，这
，应小于二极管的最高反向工
2
作电压。
3.滤波电容器的选择
在负载一定的条件下，电容C越大，滤波效果越好，电容量的值经过实验可按下公式选择：
(T为交流电压周期) （3-3）
电容器的额定耐压值：
（3-4）滤波电容器型号的选定应查阅有关器件手册，并取电容的系列标称值。
电容滤波电路结构简单，使用方便，但是当负载电流较大时会造成输出电压下降，纹波增加，所以电容滤波适合在负载电流较小和和输出电压较高的情况下使用，如各种家用电器的电源电路上，电容滤波是被广泛应用的滤波电路之一。
第四章 稳压电路
4.1 稳压二极管
稳压二极管(又叫齐纳二极管)：此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很
高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低
阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用，稳压二极管可以串联起来以便在较高的
电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压如图4-1：
图4-1 二极管稳压电路
根据稳压二极管的特性可以在U 端得到稳定的电压，即是稳压二极管的反向击穿电
压。
4.2 二极管的选择
因为本设计的驱动电路和激发电路主要的供电要求为12V 根据晶体管手册和晶体
管的特性可以得出二极管应选择1N4742，承受的最大电流为12mA 。
+ U
-
D4 D1
D3 D2
第五章 触发电路
触发电路的核心组成部分是一个555定时器和继电器(KM)组成。下面主要介绍555
定时器和继电器。
5.1 555定时电路
555时基电路是一种应用十分广泛的中规模集成电路。它可以很方便地构成各种脉
冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器等，应用极广。
5.1.1 555的组成及功能
图5-1 555电路组成框图 （1）电阻分压器
有三个5K Ω的电阻R 组成，为电压比较器
C 1和C 2提供基准电压。
+Vcc 8 4
（2）电压比较器，由C1和C2组成，当控制电压输入端CO悬空时，C1和C2的
基准电压分别为和。
C1的反向输入端TH称为555定时器的高触发端。C2的同相输入端称为555定时器的低触发端
（3）基本RS触发器、
基本RS 触发器由两个与非门G1和G2构成。比较器C1的输出作为置0输入端，若C1输出为0，则Q=0；比较器C2的输出作为置1输入端，若C2输出为0，则Q=1。
是定时器的复位输入端，当=0时，定时器的输出端OUT为0。正常工作时，必须使为高电平。
（4）放电管VT
VT是集电极开路的三极管，VT的集电极作为定时器的引出端D。
（5）缓冲器
缓冲器由点G3和G4构成，用于提高电路的负载能力。
2. 工作能力
555定时器的工作原理比较简单。
为置0输入端，当时定时器输出OUT为0；当等于1时，555定时器有以下功能：
（1）当高触发端，且低触发端时，比较器C1输出为低电平；C1输出的低电平将RS触发器置为0状态，即Q=0 ，使得定时器输出OUT为0，同时放电管VT导通。
（2）当低触发端，且高触发端时，比较器C2输出为低电平，C2输出的低电平将RS触发器置为1状态，即Q=1，使得定时器的输出OUT为1，同时放电管VT截止。
（3）当，时，定时器的输出OUT和放电管VT的状态保持不变。
根据以上分析可以得出555定时器的功能表如表5-1：
表5-1 555 定时器功能表
5.1.2 由555组成的单稳态触发器
如图5-2所示：
图5-2 555单稳态触发器
555定时器构成的单稳态触发器的工作原理如下：
当触发脉冲V i下降沿到来时，由于，而TH=U c=0，从555定时器的功能表不难看出，输出端OUT为高电平，电路进入暂稳态，此时放电管VT截止，由
于VT 截止，Vcc则通过R对C充电，当时，输出端OUT跳变为低电平，电路自动返回稳态，此时放电管VT导通，电路返回稳态后，C通过导通的放电管VT放电，使电路迅速恢复到初始状态。
可以算出脉冲的宽度
所以可以根据此原理，做成单稳态的定时器，用于此电路的触发与延时。
5.2 继电器
继电器如图5-3所示,它能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感测机构（输入部分）；又能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。感测机构把感测到的参量传递给中间机构，并和整定值相比较，当满足预定要求时，执行机构便动作，从而接通或断开电路。本设计采用的是JZC-22F2 ，它的优点是超小型、重量轻、线圈损耗功率低。
图5-3 继电器结构框图
作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：
1．扩大控制范围。例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。
2．放大。例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。
3．综合信号。例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。
4．自动、遥控、监测。例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。
本设计继电器主要用作动作元件，用来控制整机电路的通断。
第六章整机电路的分析及仿真
此设计的总电路如图6-1：
图6-1 整机电路图
当市电电压升高到最高允许电压后，通过RP1输出的取样电压随着升高。这一取样电压被加到F1的一个输入端，由于F1的另一输入端已经于电源连接，这时F1输出低电平一路直接加至LED2的阴极，使LED2发光指示；另一路加至F2的一个输入端，使用F2输出高电平，经过F3反相为低电平后加至NE555的○2脚。
NE555（IC3）与R4，C5组成单稳态延时电路，延时时间T=1.1R6C2当IC3的○2脚被加上低电平后，单稳态电路被触发翻转，○3脚输出高电平使继电器K通电吸合，它的常触点将电源断开，延时时间T后又自动接通。
当电源电压低于最低允许电压时，通过RP2输出的取样电压会低于基准电压，这一低电平直接加至F2 的一个输入端，由于F2的另一端为高电平，F2输出高电平，经F3反相为低电平后加至555的○2脚，使单稳态电路翻转，○3脚输出高电平使继电器吸合，
将电源切断，进入延时过程，延时结束后电路重新接通。
F2输出的高电平，也同时，加至F4的一个输入端，由于F4的另一输入端为高电平，F4输出低电平，指示灯LED1发光指示。
这样，无论电源超压或者欠压均能使电源电路断开，保证了用电设备的安全。
电路调试时，先把电容C5断开，用一台调压器把市电调到允许的上限电压，然后将RP2调到最下端，再调RP1使LED1刚好发光指示，并且继电器K吸合，随后，把调压器调到电源允许的欠压值，调节RP2（此时RP1不变）使LED1刚好发光指示，同时继电器K吸合，电路即为调好。需要注意的是：调节上限电压取样电位器RP1时应从最上端往最下调，调节下限电压取样电位器RP2时与上面的调节方向正好相反，即分压比从大到小，以减小调节误差。
电路调节好后，将电容C5重新接通即告完毕，要改变延时时间可改变R6 C2的大小即可。
正常工作时,电路的状态如图6-2：
图6-2电路正常时工作状态
电路此时的状态为LED3发光.继电器闭合。
电路过压时工作状态如图6-3：
图6-3 电路过压时工作状态
此时的工作状态问LED3和LED2同时发光，继电器断开。
电路欠压时的工作状态如图6-4：
图6-4 电路欠压时工作状态
此时的电路工作状态为LED1和LED3同时发光，继电器断开。
第七章总结
我的设计主要是对市电过压、欠压自动保护器的功能阐述和原理分析以及组成部分电路的分析。在当今社会，电子技术的发展日新月异，现代电子设备性能和结构发生的巨大变化目不暇接。我们已经进入了高速发展的信息时代。电子技术的广泛应用，给工农业生产、国防事业、科技和人民的生活带来了革命性的变化，人民的生活、起居、学习等都离不开电，通过此次的毕业设计我了解到学以致用的道理，让我在这次小小的实践中，更加巩固以前所学专业知识，能在以后的工作中得到很大的帮助。
本保护器经过检测和分析，确认它有自动保护功能，当市电电源低于或高于设定的电压时，切换负载供电，还可根据需要延时供电。它能在市电电压低于170V或者高于240V时，自动切断负载的供电线路，可防止用电设备内欠电压或者过电压而损坏。
设计完此电路，学到了许多课本上学不到的，遇到了许多问题，多亏老师的细心讲解。在此，特别感谢老师们的指导，才让我此次毕业设计能顺利完成！
致谢
时光飞逝，转眼间即将毕业，经过大学三年的学习，我学到了许多知识，明白了许多道理。在毕业前夕，为了对大学三年学习成果进行验证，我在同学与老师的帮助下完成了这份毕业设计，在这次毕业设计中，我学到了许多的知识，并且也认识到了自己的不足之处，感谢这次指导与帮助我的老师与同学。
首先，我要感谢我的导师郑尧老师，郑老师平日里工作繁多，但是在我做毕业设计遇到困难请教他的时候，他总是给予我悉心的指导和帮助。郑老师细心的指导我论文的写作，耐心的帮助我解决设计中遇到的问题，可以说，没有郑老师的悉心指导和帮助，我是不可能成功完成我的毕业设计的。
其次，我要感谢我的朋友与同学，在我毕业设计期间，他们细心帮我收集资料，并且帮我检查设计中的不足，及时给我建议，在我遇到困难的时候，帮助我一起解决困难。
最后，衷心感谢每一位在我成长中关心过我，爱护过我的人，谢谢大家对我的帮助与支持。
电子技术课程设计 课程名称：过欠电压保护提示电路院系：电气与信息工程学院 专业班级：自动化09101 班 学生姓名：曾凡林 学生学号： 200916010111 指导教师：潘湘高 完成时间：2011.6.4 报告成绩：
摘要 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、欠压报警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内后，经过过、欠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，保证了用电设备正常安全地运行。当电网交流电压≥250V或≤180V时，经3～4秒后本装置将切断用电设备的交流供电。在电网交流电压恢复正常后，经本装置延迟3～5分钟后恢复用电设备的交流供电。 ABSTRACT When the voltage changes of the electrical equipment above or below the normal operating voltage range, too, under-voltage alarm device to automatically cut the power consumption of equipment in order to play a role in the protection of electrical equipment. When the grid voltage back to the normal range after, and under-voltage alarm circuit of the delay in the resumption of the automatic voltage power supply to electrical equipment to ensure the safety of electrical equipment to run normal. When the power grid or ≥ 250V AC voltage ≤ 180V when, after 3 to 4 seconds after the device to cut off the exchange of electricity supply equipment, while using light-emitting LED warning. AC voltage in the grid back to normal after delays in the device 3 to 5 minutes after the resumption of exchange of electricity supply equipment.
交流电源过压、欠压保护电路 一、设计任务 a）设计说明 某些用电设备对输入电压有一定的要求，电网正常工作时，用电设备接通电源，电网电压波动超过正负10%时，自动切断电源，停止工作。 设计要求 1）要求利用实验台和所学过的模拟电子技术的知识，实际该装置。 2）输入市电。 3）使用运算放大器构成比较器。 4）电源工作正常，绿色发光二极管亮，电源过压、欠压，红色发光二极管亮。 二、设计要求 1.根据设计指标要求进行预设计，确定电路形式估算元件参数并选择元器件。 2.进行指标核算，根据设计的电路利用理论公式，核算有关指标能否达到设计要求。
3.按时提交课程设计报告，画出设计电路图，交一份A3图纸，完成相应答辩。 三、参考书籍 《模拟电子技术基础》（第四版）童诗白，华成英高等教育出版社 2006； 《电工电子实验与课程设计指导》朱小龙，梁秀荣中国矿业大学出版社 2013； 《电子技术实验与课程设计》毕满青机械工业出版社2006； 《Multisim 10 虚拟仿真和业余制版使用技术》黄培根电子工业出版社 2008. 目录
一、前言 (4) 二、方案论证 (5) 三、电路工作原理及说明 (6) 3.1整流滤波电路 (6) 3.2比较器电路 (8) 3.3执行电路 (11) 四、电路仿真 (12) 五、设计心得 (14) 附录一 (17) 附录二 (18) 参考文献 (19)
一、前言 随着微控技术的日益完善和发展，在工业控制中，用电设备通常工作至三相电源中，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。但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)，以及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，则会极大的损坏用电设备。所以在用电设备使用中，会加入相应的保护电路，以保证用电设备在正常的供电状态下使用。当供电线路出现过、欠压时，保护电路进行有效保护，从而确保用电设备安全正常运行。
新疆大学 课程设计报告 所属院系：科学技术学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：电子技术基础上 设计题目：过电压保护电路设计 班级：电气14-1 学生姓名：庞浩 学生学号：20142450007 指导老师: 常翠宁 完成日期：2016. 6. 30
1．双向二极管限幅电路
图2 经典过电压保护电路 经典过电压保护电路虽然有许多优点，但是由于Multisim 12.0中无法找到元件 MAX6495,无法进行仿真，所以不选用该方案。 3．智能家电过电压保护电路 电路原理：该装置工作原理见图，电容器C1将220V 交流市电降压限流后，由二极管1D V 、 2D V 整流，电容器2C 担任滤波，得到12V 左右的直流电压。当电网电压正常时， 稳压二极管VDW 不能被击穿导通，此时三极管VT 处于截止状态，双向可控硅VS 受到电压触发面导通，插在插座XS 中的家电通电工作。（图3） 图3 智能家电过压保护电路 如果电网电压突然升高，超过250V ，此时在RP 中点的电压就导致VDW 击穿导通，VDW 导通后，又使得三极管VT 导通，VT 导通后，其集电极—发射极的压降很小，不足以触发VS ，又导致VS 截止，因此插座XS 中的家电断电停止工作，因而起到了保护的目的。一旦电网电压下降，VT 又截止，VT 的集电极电位升高，又触发VS 导通，家电得电继续工作。 R 电阻5.1K1，RP 电位器15K 选用多圈精密电位器1，C1金属化纸介电容0.47uF 耐压≥400V1，C2电解电容100uF/25V1，1D V 、 2D V 整流二极管IN40072，VDW 稳压二极管 12V 的2CW121，VT 晶体三极管3DA87C 、3DG12等1，VS 双向可控硅6—10A 耐压≥600V1，CZ 电源插座10A 250V1 该装置的调试十分简单，当电网电压为220V 时，调整RP ，使VDW 不击穿，当电压升高至250V ，VT 饱和导通即可，调试时用一调压变压器来模拟市电的变化更方便。 优点：能够保护家用电器避免高电压的冲击带来的伤害，、 缺点：需要购买二极管，NPN 型BJT 以及双向可控硅VS ，不太经济。
设计性实验：交流电源过压、欠压保护电路 一、实验目的 1、学习使用运算放大器构成比较器。 2、学习元件的选择及用万用表检测电子器件。 3、学会电路调试技术。 二、实验设备与器件 1、函数信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、数字万用表 5、元件自选 三、设计要求 a) 设计说明 某些用电设备对输入电压有一定的要求，电网工作正常时，用电设备接通电源，电网电压波动超过正负10%时，自动切断电源，停止工作。 b)设计要求 1）要求利用实验台和所学过的模拟电子技术的知识，实际该装置。 2）输入市电。 3）使用运算放大器构成比较器。 4）电源工作正常，绿色发光二极管亮，电源过压、欠压，红色发光二极管亮。 四、设计提示 实验的原理框图如图1所示。市电经整流滤波后加入比较器电路，电网电压在正常范围时，执行电路将常开触点J闭合，用电设备通电；当电网电压波动超过正负10％时，触点Ｊ断开。切断电源，用电设备停止工作。 图1 交流电源过压、欠压保护电路原理框图 利用实验装置似的交流变压输出的14、16、18V端点模拟电网电压的变化。用
16V模拟电网电压工作在正常范围，用14V和18V模拟电网电压波动超出正负10％状态。 参考电路 参考电路如图2所示。图中VO点电位与输入的电网电压有关，其整流滤波后的VO与两个直流参考电压VH（高）及VL（低）在两个比较器A、B中进行比较，比较器输出电压VA、VB经二极管D5、D6组成的与门判别电路给晶体管放大电路，驱动执行电路工作，（图中右侧驱动电路部分模拟供电情况）。 图2 交流电源过压、欠压保护电路原理线路 ●电路的调试：①首先将741运放调零。 ②将整流滤波电路的K点接交流变压输出16V，调RP3使VO为4V左右， 代表正常电压范围。 ③调RP2略高于VO值（不能高于K点接交流变压输出18V时VO值）。 ④调RP1略低于VO值（不能低于K点接交流变压输出14V时VO值）。 ⑤测试VA、VB为高电平输出。⑥ K在14V时VB为低电位、VA不变。 ⑦ K在18V时VA为低电位、VB不变。 ⑧观察模拟供电情况，K点接交流变压输出16V时，绿灯亮，K点接交流 变压输出14V或18V时，红灯亮。 五、实验报告 １、独立设计、组装、调试交流电源过压、欠压保护电路。 ２、写出实验的心得、体会。
直流电源过电压、欠电压及过流保护电路 该保护电路在直流电源输入电压大于30V或小于18V或负载电 流超过35A时，晶闸管都将被触发导 通，致使断路器QF跳闸。图中，YR 为断路器QF的脱扣线圈；KI为过电 流继电器。 带过流保护的电动自行车无级调速电路
图中，RC为补偿网络，以改善电动机的力矩特性。具体数值由实验决定。 电路如图16-91所示。它适用于电动自行车或电动三轮车。调节电位器RP，可改变由555 时基集成电路A组成的方波发生器的方波占空比，达到调速的目的。Rs是过电流取样电 阻，当电动机过载时，Rs上的压降增大，使三极管VTz导通，触发双向晶闸管V导通，分 流了部分负载，从而保护了功率管VTi。 过流保护用电子保险的制作电路图 本电路适用于直流供电过流保护，如各种电池供电的场合。 如果负载电流超过预设值，该电子保险将断开直流负载。重置电路时，只需把电源关掉，然后再接通。该电路有两个联接点(A、B标记)，可以连接在负载的任意一边。 负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比，大多数的电压分配在电阻上。当电源刚刚接通时，全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通，其集电极的电流值由下式确定：VD4=VR7+0.6。因为D4上的电压(VD4)和R7上的电压(VR7)是恒定的，所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3，因而使其导通，接着又提供稳定的基极电流给T4。保险导电，负载有电流流过。当电源刚接通时，电容器C1提供一段延时，从而避免T1导电和保持T2断开。
保险上的电压(VAB)通常小于2V，具体值取决于负载电流。当负载电流增大时，该电压升高，并且在二极管D4导通时，达到分流部分T2的基极电流，T2的集电极电流因而受到限制。由此，保险上的电压进一步增大，直到大约4.5V，齐纳二极管D1击穿，使T1导通，T2便截止，这使得T3和T4也截止，此时保险上的电压增大，并且产生正反馈，使这些三极管保持截止状态。 C1的作用是给出一段短时延迟，以便保险可以控制短时过载，如象白炽灯的开关电流，或直流电机的启动电流。因此，改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10～36V的直流电，延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值，负载电流限制为1A。通过改变元件值，负载电流可以达到10mA～40A。选择合适额定值的元件，电路的工作电压可以达到6～500V。通过利用一个整流电桥(如下面的电源电路)，该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时，C1经过负载放电。 过压过流保护器电路图 当电源供给电压或负载吸取的电流太大时，下图电路可断开负载给出故障指示。 正常工作时，Tr1和Tr2均截止，555复位，555中的放电晶体管导通，它从Tr3基极吸取电流，使Tr3处开饱和，电源5～12V便直接送主负载。当负载吸取电流超过规定值时，Rsc上压降增加，使Tr1导通，555被触发，于是内部放电晶体管截止，跟着Tr3也截止，将电源与负载隔离，这时555处于单稳状态，单稳时间一到，只要负载过流现象不排除，555又重新触发，Tr3继续将负载隔离。
一种高速低压低静态功耗欠压锁定电路 在DC-DC电源管理芯片中，电压的稳定尤为重要，因此需要在芯片内部集成欠压锁定电路来提高电源的可靠性和安全性。对于其它的集成电路，为提高电路的可靠性和稳定性，欠压锁定电路同样十分重要。 传统的欠压锁定电路要求简单、实用，但忽略了欠压锁定电路的功耗，使系统在正常工作时，仍然有较大的静态功耗，这样就降低了电源的效率，并且无效的功耗增加了芯片散热系统的负担，影响系统的稳定性。 基于传统的欠压锁定电路，本文提出一种CMOS工艺下的低压低静态功耗欠压锁定电路，并通过HSPICE仿真。此电路可以在1.5V～6V的电源电压范围下工作，阈值可调，翻转速度很快。电源电压正常工作时，此电路的静态功耗可低于2μW。此电路结构简单，用标准CMOS工艺实现容易，可用于由电池供电的电源管理芯片或便携设备中作欠压保护电路。 1 欠压锁定电路工作原理 欠压锁定电路的基本原理图如图1所示。电路包括电压采样电路、比较器、输出缓冲器和反馈回路。VCC为待检测的电源电压，电阻R2、R 3、R4组成VCC的分压采样电路，实现对V CC的采样；NMOS开关管MN1和电阻R1构成比较器，对采样电压和MN1的VTH 进行比较，并输出比较结果；反向器INV1和INV2组成缓冲器电路，可对比较器的输出波形进行整形和缓冲，提高电路的负载能力；PMOS开关管MP1构成正反 的阈值附近振荡，馈回路，可以实现电路的迟滞功能，防止电路在V CC 增加系统的稳定性。调整R2、R3、R4的大小可实现不同阈值和迟滞量的V CC欠压保护。
欠压锁定电路结构简单，工作电压范围宽，适应性强，且无需额外的基准电压[2]，因此有着广泛的应用。电路正常工作时，MN1导通，流过R1的电流I1作为比较器的灌电流，全部流经MN1到地。为使电路性能可靠，有较好的响应速度，电流I1通常需5μA~10μA。静态时该电流为无效用电流，增加了系统的功耗，浪费了电源的能量，对系统的效率、散热及稳定性产生了不好的影响，并且其响应速度也不够快。如果用增大R1的阻值减小电流I1的大小，虽然可以降低功耗，但减慢了电路的响应速度，并严重影响了电路的稳定性，因此需要对该电路 作进一步的改进。 2 改进的电路 改进的电路如图2所示，电路结构由采样、先导控制、比较器、迟滞反馈回路、加速响应电路、缓冲器六部分构成。电阻R1、R2、R3、R4构成分压电阻网络实现对VCC的采样；MN1、R5、INV1组成先导控制电路，实现对比较器灌电流的控制；MN2、R6、MP2组成比较器，实现采样电压与MN2的VTH比较；MP1构成正反馈回路，可实现VCC的迟滞功能；INV2、MP3、R7构成正反馈回路，可加速比较器的翻转，从而提高电路的响应速度；SCHMITT触发器和INV3是缓冲电路，对比较器的输
开关电源欠压保护电路的设计 保护电路的设计，无疑是电源设计中一个非常重要的环节，它对于提高电源工作的安全可靠性、延长电源的使用寿命都起着十分重要的作用。在设计保护电路时，一方面要保证其功能完善，工作稳定可靠；另一方面应力求简单明了，避免繁复。本文介绍的开关电源欠压保护 电路，欠压检测与反馈控制合用同一只光耦，可以对电源输出欠压作出准确灵敏的反应并充 分利用了3842自身的电路特点，使用简单的阻容元件实现了欠压保护电路的自动恢复功能。 2 3842的内部结构及其控制电路 3842的工作原理已为大家所熟知，本文在此不作重复介绍。值得注意的是3842误差放大器的输出结构，在2脚接地时，误差放大器会完全截止，不再吸入电流，这就使3842的应用具有了一定的灵活性。图1、图2是两种常用的3842控制电路。图1是标准的3842控制电路，误差放大器的 图1 3842控制电路一 补偿电路Zi和Zf可以为控制回路提供必要的零极点补偿，通过对控制回路传递函数的 校正，使电源的动态响应得到改善。在图2所示的控制电路中，由于２脚接地，3842的误差放大器始终处于截止状态，PWM比较器的比较电压直接由反馈光耦控制，这种控制方法简 单易行，也可避免 图2 3842控制电路二
止状态，PWM比较器的比较电压直接由反馈光耦控制，这种控制方法简单易行，也可避免因 误差放大器补偿不当造成的电源工作不稳定，在电源设计中也获得了广泛应用。本文所介绍的开关电源欠压保护电路就是基于这种控制模式设计的。 3 单光耦自恢复欠压保护电路 以3842单端反激电源为例，当电源供电电压过低或电源输出端过载、短路时，电源的 初级电流都会大幅度增加，由于采样电阻Rs的限流作用，使得电源的工作占空比缩小，输 出电压下降，电源处于非正常工作状态。特别是当输出端短路时，变压器中磁通的释放能力 近似为零，随着磁通的积累，变压器将处于磁饱和状态。在初级功率管导通时，供电电压几乎全部加在功率管上，虽然采样电阻Rs可以为功率管提供短时间的保护，但长时间的短路 必然会导致功率管严重发热乃至损坏，所以在电源设计时必须增加欠压检测和保护电路，当检测到电源输出端出现欠压现象时，应及时关闭电源控制器，以防电源损坏。 输出端欠压检测，可以采用初级间接检测和次级直接检测两种方法，一般来说次级直接检测更迅速准确，因而在电源设计中采用较多。最普通的次级直接检测方法是在控制回路中 额外增加光耦等元件（如图3所示），当输出端出现欠压时，光耦截止，触发初级的附加控 制电路迫使3842关闭。这种欠压检测方法存在着检测精度不高，使用元件较多等缺陷。另 外，在一些特定应 图3 带有光耦的次级直接检测电路 用场合，要求电源在出现过载或短路欠压时电源控制器不能完全锁死，当欠压故障消除后， 电源控制器应具有无须重新上电即可自动恢复工作的功能。自恢复功能的加入会使控制电路 的元件数进一步增加，也使控制电路的设计变得复杂化。如何能用较少的元件、较简单的方法、更有效地完成电源的欠压检测、欠压保护及自恢复功能，是本文所介绍的欠压保护电路 的设计重点。图4是单光耦自恢复欠压保护电路的基本应用电路。 在电源上电后，电容E1开始充电，当E1电压充至16V时，3842开始工作。3842的8脚出现5V电压，并通过电阻R2对电容C1进行充电。此时，由于2脚电压低于 2.5V，3842的误差放大器会完全截止，而且在电源输出电压达到正常值以前，光耦中也不会有If流过，
开关电源保护电路实例详细分析 输入欠压保护电路 1、输入欠压保护电路一 概述（电路类别、实现主要功能描述）： 该电路属于输入欠压电路，当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电Vcc，从而关闭输出。 电路组成（原理图）： 工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 当电源输入电压高于欠压保护设定点时，A点电压高于U4的Vref，U4导通，B点电压为低电平，Q4导通，Vcc供电正常；当输入电压低于保护电压时，A点电压低于U4的Vref，U4截止，B点电压为高电平，Q4截止，从而Vcc没有电压，此时Vref也为低电平，当输入电压逐渐升高时，A点电压也逐渐升高，当高于U4的Vref，模块又正常工作。R4可以设定欠压保护点的回差。 电路的优缺点 该电路的优点：电路简单，保护点精确 缺点：成本较高。 应用的注意事项： 使用时注意R1，R2的取值，有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意R1，R2的温度系数，否则高低温时，欠压保护点相差较大。 2、输入欠压保护电路二 概述（电路类别、实现主要功能描述）： 输入欠压保护电路。当输入电压低于设定欠压值时，关闭输出；当输入电压升高到设定恢复值时，输出自动恢复正常。
电路组成（原理图）： 工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 输入电压在正常工作范围内时， Va大于VD4的稳压值，VT4导通，Vb为0电位，VT5截止，此时保护电路不起作用；当输入电压低于设定欠压值时，Va小于VD4的稳压值，VT4截止，Vb为高电位，VT5导通，将COMP（芯片的1脚）拉到0电位，芯片关闭输出，从而实现了欠压保护功能。 R21、VT6、R23组成欠压关断、恢复时的回差电路。当欠压关断时,VT6导通，将R21与R2并联， ；恢复时，VT6截止，， 回差电压即为(Vin’-Vin)。 电路的优缺点 优点：电路形式简单，成本较低。 缺点：因稳压管VD4批次间稳压值的差异，导致欠压保护点上下浮动，大批量生产时需经常调试相关参数。 应用的注意事项： VD4应该选温度系数较好的稳压管，需调试的元件如R2应考虑多个并联以方便调试 输出过压保护电路 1、输出过压保护电路一 概述（电路类别、实现主要功能描述）： 输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障（开环或其他）导致输出电压高于稳压值时，此电路会将输出电压钳位在设定值。 电路组成（原理图）：
过流保护电路如上图所示。此电路是过流保护电路，其中100kΩ电阻用来限流，通过比较器LM311 对电流互感器采样转化的电压进行比较，LM311的3脚接一10kΩ电位器来调比较基准电压，输出后接一100Ω的电阻限流它与后面的220μF的电容形成保护时间控制。当电流过流时比较器输出是高电平产生保护，使SPWM不输出，控制场效应管关闭，等故障消除，比较器输出低电平，逆变器又自动恢复工作。 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的... 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电 路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平... 4.第四部分是一个驱动继电器的电路...这个电路和一般所不同的是...这个是一个自锁电路... 一段保护 信号过来后...这个电路就会一直工作...直到断掉电源再开机...这个自锁电路结构和单向可控硅差不多. 1 采用电流传感器进行电流检测过流检测传感器的工作原理如图1所示。通过变流器所获得的变流器次级电流经I／V转换成电压，该电压直流化后，由电压比较器与设定值相比较，若直流电压大于设定值，则发出辨别信号。但是这种检测传感器一般多用于监视感应电源的负载电流，为此需采取如下措施。由于感应电源启动时，启动电流为额定值的数倍，与启动结束时的电流相比大得多，所以在单纯监视电流电瓶的情况下，感应电源启动时应得到必要的输出信号，必须用定时器设定禁止时间，使感应电源启动结束前不输出不必要的信号，定时结束后，转入预定的监视状态。 2 启动浪涌电流限制电路开关电源在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内。浪涌电流主要是由滤波电容充电引起，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗。如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近数百A。 开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示，滤波电容C可选用低频或高频电容器，若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流。图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击。合闸时Rsc限制了电容C的充电电流，经过一段时间，C上的电压达到预置值或电容C1上电压达到继电器T动作电压时，Rsc被短路完成了启动。同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc。当合闸时，由于可控硅截止，通过Rsc对电容C进行充电，经一段时间后，触发可控硅导通，从而短接了限流电阻Rsc。 3 采用基极驱动电路的限流电路在一般情况下，利用基极驱动电路将电源的控制电路和开关晶体管隔离开。控制电路与输出电路共地，限流电路可以直接与输出电路连接，工作原理如图3所示，当输出过载或者短路时，V1导通，R3两端电压增大，并与比较器反相端的基准电压比较。控制PWM信号通断。 4 通过检测IGBT的Vce 当电源输出过载或者短路时，IGBT的Vce值则变大，根据此原理可以对电路采取保护措施。对此通常使用专用的驱动器EXB841，其内部电路能够很好地完成降栅以及软关断，并具有内部延迟功能，可以消除干扰产生的误动作。其工作原理如图4所示，含有IGBT过流信息的Vce不直接发送到EXB841 的集电极电压监视脚6，而是经快速恢复二极管VD1，通过比较器IC1输出接到EXB841的脚6，从而消除正向压降随电流不同而异的情况，采用阈值比较器，提高电流检测的准确性。假如发生了过流，驱动器：EXB841的低速切断电路会缓慢关断IGBT，从而避免集电极电流尖峰脉冲损坏IGBT器件。 为避免在使用中因非正常原因造成输出短路或过载，致使调整管流过很大的电流，使之损坏。故需有快速保护措施。过流保护电路有限流型和截流型两种。 限流型：当调整管的电流超过额定值时，对调整管的基极电流进行分流，使发射极电流不至于过大。图4-2为其简要电路图。图中R为一小电阻，用于检测负载电流。当IL不超过额定值时，T1、截止；当IL 超过额定值时，T'1导通，其集电极从T1的基极分流。从而实现对T1管的保护
智 能建筑 Z H I N E N G J I A N Z H U 简单实用的过流过压保护电路 2005年第19卷第2期《工程建设与档案》157 收稿日期:2005-03-04 作者简介:许生礼(1947-),男,江苏江阴人,安徽省房地产公司六安市公司工程师. 简单实用的过流过压保护电路 许生礼 (安徽省房地产公司六安市公司,安徽六安 237012) 摘 要:为了保护生活环境,目前住宅小区均要求自建污水处理系统。由于污水处理设备所用的电机都长期在地下室工作,为了延长电机的使用寿命,采用晶闸管及其控制模式实现过流过压保护。关键词:环保;晶闸管;大电流;保护 中图分类号:T M307.2 文献标识码:A 文章编号:1671-4857(2005)02-0157-02 0 引 言 根据环保要求,各住宅小区按要求均建立了自处理污水系统,由于现有设备均采用的是老式的电机保护系统(如热继电器等),导致经常发生烧毁污水泵电机及风机电机,影响了设备的正常使用,增加了运行成本。为了保护电机,现使用简单的电子过流过压保护电路。 晶闸管以其额定电流大、额定电压高、效率高、反应快以及体积小等优点,作为中频静止逆变电源中主要元件而被选用,但其缺点是过载能力低。因此,在晶闸管中频静止逆变电源中,为了使晶闸管免受大电流、高电压的冲击,均设置了过流过压保护电路。当晶闸管中频静止电源用于金属熔炼时,由于负载为时变性元件,变化大,情况比较复杂,若保护不可靠,速度慢,故障一旦出现, 晶闸管立即被损坏的现象常有发生。影响了整个设备的性能和使用,因而保护电路显得尤为重要。 1 过流过压的保护过程 如图1所示,可控硅中频静止电源主回路采用的 是AC 2DC 2AC 变换电路。从三相全控桥式整流器到单相桥式逆变器,均选用了晶闸管。保护电路是把从电流、电压采样回路中所采取的电流和电压信号,经判断后,控制或封锁整流桥触发脉冲,使得三相全控整流桥输出电压为零,切断了逆变桥电源的供给,从 而起到了保护整机的作用[1,2] 。可是,不同的保护电路控制点却往往不同,致使保护电路性能的好坏有较 大的差异。 图1 过流过压保护框图 2 过流过压保护电路 针对上述情况,结合目前国内大多数可控硅中频静止电源和整流脉冲形成的电路,大多数采用了KJ 004和KJ 041组成的触发脉冲电路,设计出了可靠性 高、线路简单的过流过压保护电路[3] ,其保护原理如 图2所示。2.1 过流保护电路 该电路由W 1、I C 1(运算放大器)组成比较电路,I C 3(D 触发器)组成双稳态记忆电路I C 5、I C 6(或门) 组成的逻辑电路及T 1、XD 1组成的显示电路4个单元构成。 当中频静止逆变电源处于正常工作时,输入比较器同相端的电流信号形成的输入电压小于反相端定值电压(即所要求的保护定值电压)I C 1输出低电平,D 触发器处于复位状态,Q 端为“0”,逻辑门输出则为 低电平,T 1反偏而截止,XD 1不亮。同理I C 6输出为“0”,KJ 041的控制端(P 7)为“0”,有整流触发脉冲输出。当电流信号形成的输入电压W 1确定的定值电
ltc4054充电保护电路详解 LTC4054简介LTC4054是凌特公司的锂电池充电芯片，它是专为单节锂电池充电需要设计的单片集成芯片。用LTC4054设计的充电器只需几个元件，非常简洁。LTCA054在工作中无须专门的散热器，就可对电池进行大电流的充电，而且可以从USB 端口取电工作，非常适合用于电脑的周边设备中，如MP3、PDA掌上电脑、数码录音笔等。 LTC4054充电保护电路工作流程TC4054是运用恒流／恒压充电算法的单节锂电池充电器，它提供高达800mA充电电流（使用较好散热的PCB板），最后充电电压精度达1％。LTCA054内置P沟道MOSFET功率管和温度调节电路，无须隔离二极管和外接电流传感电阻，因此基本的充电器电路仅需3个外围元件。此外，LTC4054还能从USB端口取电工作。 普通充电周期 充电周期开始于当Vcc电源超过UVLO限定的电压和一个1％精度的电阻接在PROG和GND之间。如果BAT引脚的电压低于2.9V，充电器进入涓流充电模式，在此模式LTCA-054用大约充电电流设定值的1／10电流进行充电，使电池的端电压上升到能够进行大电流充电的安全电压（注：LTC4054X无此涓流充电功能）。当BAT端电压上升超过2.9V时充电器进入恒流充电模式，以编程设定的电流对电池充电。当BAT端电压接近最后的充电电压4.2V时LTC4054进入恒压充电模式，充电电流开始减小。当充电电流下降到充电电流设定值的1／10时充电周期就结束了。 设定充电电流 充电电流由接于PROG和GND之间的一个电阻来设定，电池的充电电流是PROG端输出电流的1000倍。这个电阻和充电电流由下式进行计算：Rprog=1000V／Ichrg，Ichrg=1000V ／Rprog，输出到电池的电流可通过监测PROG的电压在任何时候由下式计算得到：Ibat=
@@@大学课程设计报告 课程名称：过/欠电压保护提示电路 系部：电力工程系 专业班级：电气工程及其自动化 学生姓名： 指导教师：张志恒 完成时间： 报告成绩： 目录
1.概述 (3) 1.1 过欠压电路课程设计背景 (3) 1.2 过欠压电路课程设计目的 (3) 1.3 设计任务与要求 (3) 2.设计内容 (4) 2.1 分模块电路设计思路 (4) 2.2 电源模块的设计 (4) 2.3 比较模块的设计 (5) 2.4 报警模块的设计 (6) 3.总电路图 (7) 3.1 图像 (7) 3.2 元件清单 (7) 3.3 部分重要原件介绍 (8) 4.仿真与调试 (12) 4.1 仿真过程中数据记录 (12) 4.2 结论 (19) 5.心得体会 (20) 1.概述
1.1 过欠压电路课程设计背景 日常生活中，我们不可避免的要用到要用到各种各样的电气设备。由于电网电压的波动，在较高的电压下很有可能使电气设备受到损坏，而在低压时电气设备不能正常工作。在这种情况下就需要有一个电压报警指示设备，使其可以及时准确地对电网电压进行分段指示并对过、欠压进行指示报警，从而实现保护电器设备的目的。 1.2 过欠压电路课程设计目的 通过设计，使同学们对模拟电子技术理论知识在生产实际中的应用有一个初步的认识。加深同学们对所学的理论知识与实际的应用的结合。通过设计，全面提高同学们、分析、判断、解决问题的能力。 1.3 设计任务与要求 (1) 设计一个过欠电压保护电路，当电网交流电压大于250V 或小于180V时，经3～4s本装置将切断用电设备的交流供电，并用LED发光警示。 (2) 在电网交流电压恢复正常后，经本装置延时3～5分钟后恢复用电设备的交流供电。 2.设计内容 2.1 分模块电路设计思路
用TL494制作的ATX开关电源控制电路图 过流，过压，欠压保护详解 本开头电源控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)?494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V?它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路 ATX电源的控制电路见图1?控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)?494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V?它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路,振荡频率由{5}脚外接电容及{6}脚外接电阻来决定?{13}脚为高电平时,由{8}脚及{11}脚输出双路反相(即推挽工作方式)的脉宽调制信号?本例为此种工作方式,故将{13}脚与{14}脚相连接?比较器是一种运算放大器,符号用三角形表示,它有一个同相输入端“+”;一个反相输入端“-”和一个输出端? 比较器同相端电平若高于反相端电平,则输出端输出高电平;反之输出低电平?494内的比较放大器有四个,为叙述方便,在图1中用小写字母a?b?c?d来表示?其中a是死区时间比较器?因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V的直流电源上,若两个三极管同时导通,就会形成对直流电源的短路?两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通,而另一个管子由导通转为截止的时候?因为管子在转换时有时间的延迟,截止的管子已经转为导通了,但导通的管子尚未完全转为截止,于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路?为防止这样的事情发生,494设置了死区时间比较器a?从图1可以看出,在比较器a的反相输入端串联了一个“电源”,正极接反相端,负极接494的{4}脚?A比较器同相端输入的锯齿波信号,只有大于“电源”电压的部分才有输出,在三极管导通变为截止与截止转为导通期间,也就是死区时间,494没有脉冲输出,避免了对直流电源的短路?死区时间还可由{4}脚外接的电平来控制,{4}脚的电平上升,死区时间变宽,494输出的脉冲就变窄了,若{4}脚的电平超过了锯齿波的峰值电压,494就进入了保护状态,{8}脚和{11}脚就不输出脉冲了?494内部还有3个二输入端与门(用1?2?3表示)?两个二输入端与非门?反相器?T触发器等电路?与门是这样一种电路,只有所有的输入端都是高电平,输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平,则输出端输出低电平?反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出?与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合?T触发器的作用是:每输入一个脉冲,输出端的电平就变化一次?如输出端Q为低电平,输入一个脉冲后,Q变为高电平,再输入一个脉冲,Q又回到低电平?比较器?与门?反相器?T触发器以及锯齿波振荡器及{8}脚?{11}脚输出的波形见图2?339是四比较
磷酸铁锂电池组保护电路系统串联设计图 目前世界各国的动力电池产业规模均未真正形成，产品质量特性尚不稳定，磷酸铁锂电池的发展方向是低成本、高功率密度、高效率和高可靠性．制约锂电池应用的主要因素为锂电池的循环性能和安全性能，必须对锂电池增加保护电路来提高其性能，锂电池保护均衡电路的研究已经成为热点． 磷酸铁锂电池组保护电路系统设计，磷酸铁锂电池由于具有高比能量、高比功率、高安全性、长寿命、高性价比以及很宽的工作温度范围等优点，已成为新能源汽车的新型动力电源．笔者研究的动力电池包容量为8A·h，由12个电池单体串联组成，本设计研究的磷酸铁锂电池保护电路主要功能是：(1)精确地监测电池组单体模块电压，防止出现过压过流等现象；(2)通过检测电池工作状态温度，对电池进行温度保护；(3)通过检测电池单体电压在电池组充电过程中均衡电池组中的各个单体电池，以弥补电池在使用过程中出现的性能不一致性，使各个电池都发挥出最优性能，最大限度延长整个电池组的寿命． 动力性锂电池组是多节相同的单体电池并联后再串联组成大电压大电流锂电池组．图1为本设计采用的12串锂电池基本保护原理硬件框图．如图所示，每一个单体电池的检测控制电路都是相同的针对串联电池组的保护设计和单节锂电池保护类似，但是必须要突出可扩展拓扑性，以此来解决各种电动装置能量的匹配.
图1 12串锂电池基本保护原理硬件框图（过温检测、均衡电压检测、充电过压检测、放电欠压检测、放电过流检测、均衡控制、放电控制、充电控制） 保护均衡电路是磷酸铁锂电池的一个重要保护部分，它不仅防止了单体电池过充和过放，而且均衡了电池的充放电电流．均衡允电模块还有效地使各单体电池的能量趋于一致，从而最大限度地延长电池的使用寿命，保证了动力电池充放电过程的安全高效性．本设计的磷酸铁锂电池保护板电路性能可靠，实用性极强，改善了电池组的安全性能，提高了电池组的循环寿命． 该均衡模块对单体电池的能量转移属于耗散型均衡方式，效率还有待提高，均衡的功能还有进一步优化的空间．
过压保护电路 MAX6495-MAX6499/MAX6397/MAX6398过压保护(OVP)器件用于保护后续电路免受甩负载或瞬间高压的破坏。器件通过控制外部串联在电源线上的n沟道MOSFET实现。当电压超过用户设置的过压门限时，拉低MOSFET的栅极，MOSFET关断，将负载与输入电源断开。 过压保护器件数据资料中提供的典型电路可以满足大多数应用的需求(图1)。然而，有些应用需要对基本电路进行适当修改。本文讨论了两种类似应用：增大电路的最大输入电压，在过压情况发生时利用输出电容存储能量。 图1 过压保护的基本电路 增加电路的最大输入电压 虽然图1电路能够工作在72V瞬态电压，但有些应用需要更高的保护。因此，如何提高OVP器件的最大输入电压是一件有意义的事情。图2所示电路增加了一个电阻和齐纳二极管，用来对IN的电压进行箝位。如果增加一个三极管缓冲器(图3)，就可以降低对并联稳压器电流的需求，但也提高了设计成本。
图2 增大最大输入电压的过压保护电路 图3 功过三极管缓冲器增大输入电压的过压保护电路 齐纳二极管的选择，要求避免在正常工作时消耗过多的功率，并可承受高于输入电压最大值的电压。此外，齐纳二极管的击穿电压必须小于OVP的最大工作电压(72V)，击穿时齐纳二极管电流最大。 串联电阻(R3)既要足够大，以限制过压时齐纳二极管的功耗，又要足够小，在最小输入电压时能够维持OVP器件正常工作。 图2中电阻R3的阻值根据以下数据计算：齐纳二极管D1的击穿电压为54V;过压时峰值为150V，齐纳二极管的功率小于3W。根据这些数据要求，齐纳二极管流过的最大电流为：3W/54V = 56mA 根据这个电流，R3的下限为： (150V - 54V)/56mA = 1.7kW
完美解决导航仪电池欠压问题 杨棣 不少车载GPS导航仪都具有“休眠”功能，好处是汽车熄火后可自动进入休眠状态，汽车启动时会自动开机恢复到休眠前的状态，而且开机速度很快，也免去了人工开、关机的麻烦，挺爽！但也有爽不起来的时候。 具备“休眠”功能的导航仪内部大多有锂电池，但由于锂电池容量毕竟有限，而导航仪休眠时仍会耗电，实测约40-50mA，若汽车多日不用，锂电池的电能将会耗尽，不仅影响电池使用寿命，关键是下次开机时，在汽车发动瞬间会因锂电池供电不足而死机，只有等供电正常后按RESET复位才能恢复使用，但所有的预设定内容、工作状态（包括时间）都将丢失，必须重新设置。 要避免出现锂电池失电欠压，每次使用导航仪时都要“后开先关”，就是在汽车发动后再开机，在汽车熄火前先关机。也有人将导航仪供电电路直接接在汽车电瓶上（或与电瓶直接连接的设备上），这样就不用担心导航仪内部电池没有电了。但这两种做法的副作用是无法使用方便的“休眠”功能。而且直接使用汽车电瓶供电会消耗汽车电瓶的电，要是哪一天因电瓶亏电导致汽车发动不起来，岂不更糟？ 那有没有两全其美的办法呢？当然有。就是用第三方电源直接给导航仪电池补充充电。这第三方电源从何而来？用充电宝、小电瓶？都不合适，答案是“太阳能电池板”。 现在“太阳能电池板”满天飞，价格也很便宜。由于只是给导航仪电池补充充电（或抵消“休眠”状态下的电能损耗），所以也不需要很大的电池板，能提供100mA左右电流的即可，输出电压可选择12V左右的，当然也可选择5-6V的。5-6V的不需要其它电路就能够直接给电池充电，若选用较高输出电压的，则要加一个降压电路（可用车充改造）。 当然，既要保留“休眠”功能，又要能对内部电池充电，是不能通过导航仪的电源接口或USB口供电的，需要对导航仪进行小小的改造。接线方法如下： 从充电稳定性和环境适应性考虑，建议用第二种方案（这也是本人采用的方案）。 好处是输出电压稳定，即使在没有阳光直射，电池板输出电压有所降低的情况下，还能
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目录 1.概述 (3) 1.1 过欠压电路课程设计背景 (3) 1.2 过欠压电路课程设计目的 (3) 1.3设计任务与要求 (3) 2.设计内容 (4) 2.1 分模块电路设计思路··································４2.2电源模块的设计······································４ 2.3 比较模块的设计 (5) ２.4 报警模块的设计 (6) 3.总电路图··············································８ ３.１图像 (8) 3．2 元件清单 (8) 3．３部分重要原件介绍·····································８ 4.仿真与调试...........................................１１4.1仿真. (11) ４.2调试 (12) ４．3结论 (14) 5.心得体会··············································1４ 6.参考文献··············································１５
1.概述 １.１过欠压电路课程设计背景 生活中,我们不可避免的要用到要用到各种各样的电气设备。由于电网电压的波动,在较高的电压下很有可能使电气设备受到损坏,而在低压时电气设备不能正常工作。那么，在这样的情况下就需要有一个电压报警指示设备,它可以及时准确地对电网电压进行分段指示并且对过、欠压进行指示报警，从而实现保护电器设备的目的。 1.２过欠压电路课程设计目的 1.设计一过/欠电压保护提示电路。 2.对给定的电路原理框图进行原理图设计，分单元进行设计。对电路参数进行必要的计算,选择元器件参数。 3.画出完整的电路原理图。 4.对设计的电路进行仿真验证。要求打印出仿真结果。 1．3 设计任务与要求 １.设计一个过欠电压保护电路，当电网交流电压大于250Ｖ或小于1８0Ｖ时,经３～4s本装置将切断用电设备的交流供电,并用LEＤ发光警示。 2．在电网交流电压恢复正常后,经本装置延时3~5分钟后恢复用电设