@@@大学课程设计报告
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
a.电源模块的设计；
b.比较模块的设计；
c. 报警模块的设计.
2.2 电源模块的设计
电源设计图：
电源模块说明：
电源模块采用10 TO 1 的变压器降压，1A／50V桥式整流电路进行整流，RCπ型滤波器进行滤波。当通以220V的交流电压时，经过变压器降压后，电压测量值为21.978V；通过由4 个相同型号的二极管组成的桥式整流电路后，得到14.725V直
压功能，最终得到6.012V的直流电压。此时即可根据电源模块的输出电压算出门限电压，V
=6.012*190/220=5.19V。
REF
2.3 比较模块的设计
比较模块电路图：
比较模块说明：
电路由两个L339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1 2.4 报警模块的设计 报警模块电路图： 报警模块说明： 报警模块中，共并联了三条支路。第一条支路由两个对接的型号为02BZ2.2的稳压二极管组成，它使电压比较结束后，比较器的输出电压V 能够向正负两个方向跳变，并且提供了±2.2V的 o 跳变高度，从而使得相应报警指示灯能够亮或者是灭；第二条支路由一个150Ω的电阻和一个红色的LED发光二极管组成，其中150Ω的电阻用于保护发光二极管，当电网电压小于基准电压时，向负向跳变，此时LED1截止，LED2导通，LED2发出红光，表 V o 示电网欠电压；第三条支路由一个150Ω电阻和一个绿色的LED 发光二极管组成，其中150Ω电阻用于保护发光二极管，当电网电压大于基准电压时，V 向正向跳变，此时LED2截止，LED1导通， o LED1发出绿光，表示电网电压正常。 3.总电路图 3.1 图像 3.3 部分重要原件介绍 （1）变压器 变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。 （2）单相桥式整流电路 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，根据电路图可知：当正半周时，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，二极管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。 （3）LM7812 lm7812是指三段稳压集成电路IC芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。 (4）双限比较器 电路由两个LM339组成一个窗口比较器。当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（U R1 IM339 LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差 动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。 (5)继电器 电子开关与继电器相比，不如继电器。因为继电器有以下好处： 1.与开关配合，实现了自动控制 2.实现了控制回路与主回路的电气隔离 3.触点电压电流都比较大 4.仿真与调试 4.1 仿真过程中数据记录 桥式整流滤波 稳压器稳流 220V时双限比较器输出 250V时双限比较器输出 180V时双限比较器输出 220V时单限比较器输出 250V时单限比较器输出 180V时单限比较器输出 4.2 结论 通过以上两次仿真，可以看出，虽然测量电压值与理想值有一点点误差，但是基本可以忽略。这个电路满足设计要求，能够在电网欠电压时由正常状态下的亮绿灯转变成亮红灯，起到报警保护的作用。 5.心得体会 在考试周课设，就已经注定了这次课设的与众不同。而小组成员通宵写课程设计报告的经历更为这次课设涂上了难忘的色彩。 首先要感谢张老师对我们的指引，其次我想感谢我的同组成员，没有你们，这次课设就不会这么难忘。通过这个星期的实践和体验，对我来说学到的不仅仅是那些知识，更多的是团队和合作。 时间紧任务重，课设最初的目的对我来说完成了百分之九十。有很多让我骄傲自豪的地方：自己的实际动手能力和独立思考的能力得到了提高……同时我也发现了自己的很多不足：很多基础的东西都还没有很好的掌握，感到很难，平时也没有很有效的办法通过自身去理解。但是靠着这一个星期的课设，在小组同学的帮助和老师的讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了浓厚的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。学习方法上的转变是我通过课设收获最大的。总体来看，我基本上完成了课程设计任务书上的要求，完成了课程设计任务。 最后，再一次感谢张老师以及我们小组的6名成员，这是我大学生活中最精彩的一页篇章！ 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. @@@大学课程设计报告 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 a.电源模块的设计； b.比较模块的设计； c. 报警模块的设计. 2.2 电源模块的设计 电源设计图： 电源模块说明： 电源模块采用10 TO 1 的变压器降压，1A／50V桥式整流电路进行整流，RCπ型滤波器进行滤波。当通以220V的交流电压时，经过变压器降压后，电压测量值为21.978V；通过由4 个相同型号的二极管组成的桥式整流电路后，得到14.725V直 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。 辽宁工业大学 电力系统继电保护课程设计（论文）题目：输电线路电流电压保护设计（7） 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气09 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间： 2012.12.31-2013.01.11 课程设计（论文）任务及评语 续表 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要 电力系统的输、配线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障，因此，必须有相应的保护装置来反映这些故障，并控制故障线路的断路器，使其跳闸以切除故障。 针对电力系统输电线路进行继电保护设计，采用三段式电流电压保护的方法，确定出最大、最小运行方式下的等值电抗。进行了相间短路的最大、最小短路电流的计算。进行了保护1、2、3的电流速断保护整定值计算，并计算了各自的最小保护范围。进行了保护2、3的限时电流速断保护定值计算，并校验了灵敏度。进行了保护1、2、3的过电流保护定值计算，确定保护1、2、3过电流保护的动作时限，校验保护1作近后备，保护2、3作远后备的灵敏度。绘制三段式电流保护原理接线图。并分析了动作过程。采用MATLAB建立系统模型进行输电线路电流电压保护仿真分析。 关键词：三段式电流电压保护；整定值计算；灵敏度；等值电抗 目录 第1章绪论 (4) 第2章输电线路电流保护整定计算 (7) 2.1电流Ι段整定计算 (7) 2.1.1保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗 (7) 2.1.2C、D、E母线相间短路的最大、最小短路电流 (8) 2.1.3保护1、2、3的电流速断整定值 (8) 2.2电流Ⅱ段整定计算 (9) 2.3电流Ⅲ段整定计算 (10) 第3章电流保护原理图的绘制与动作过程分析 (12) 3.1电流三段式保护原理接线图 (12) 3.2电流三段式保护原理展开图 (13) 第4章MATLAB建模仿真分析 (15) 第5章课程设计总结 (17) 参考文献 (18) 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， 课程设计说明书课程名称：模拟电子技术课程设计 题目：过欠电压冰箱保护电路 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 日期：年月日 电冰箱保护器系统设计 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 题目要求设计一个电冰箱保护器。电冰箱对电源的波动范围有一定要求，而供电源其波动幅度常常超出电冰箱的允许波动范围。为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围，在其的供电源端接入保护电路非常必要。 设计中我们可以利用内部具有两个个比较器的集成块来进行电压比较，使电冰箱在规定的电源范围内工作，超出此范围时不工作，此过程可利用继电器的自动跳变功能来实现；延时保护可以利电容的充放电来实现。 总体框图： 总体框图 三、单元电路设计与参数计算 整流电路采用直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压为交流220V（有效值），50Hz，要获得低压直流输出，首先须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要的交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向的直流电，但其幅值变化大。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑的，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。 （4）滤波后的直流电压再通过稳压电路，便可得到基本上不受外界影响的稳定的直流电压输出，供给负载。 直流稳压电源的原理框图分析 我们得出直流稳压电源的工作原理：电路接入幅值为220V、频率为50Hz的市电ui，通过变压器TRIAD，将市电220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值u2。通过电源变压器TRIAD输送过来的交流电，再通过图2—1—1中的桥式整流电路BRIDGE，得到单方向全波脉动的直流电压。整流电路BRIDGE将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。本设计采用单相桥式整流电路，它的四臂是由四只二极管构成，当变压器B次级的1端为正、2端为负时，二极管D2和D4因承受正向电压而导通，D1和D3因承受反向电压而截止。此时，电流由变压器1端通过D4，再经D2返回2端。当1端为正时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流则由2端通过D3，再经D1返回1端。因此，与全波整流一样，在一个周期内的正负半周都有电流流过负载， 保护电路设计方法- 过电压保护 2.过电压 保护 ⑴过电 压的产生 及抑制方 法 ①过电压产生的原因 对于IGBT开关速度较高，IGBT关断时及FWD逆向恢复时，产生很高的di/dt，由于模块周围的接线的电感，就产生了L di/dt电压（关断浪涌电压）。 这里，以IGBT关断时的电压波形为例，介绍产生原因和抑制方法，以具体电路（均适用IGBT/FWD）为例加以说明。 为了能观测关断浪涌电压的简单电路的图6中，以斩波电路为例，在图7中示出了IGBT关断时的动作波形。 关断浪涌电压，因IGBT关断时，主电路电流急剧变化，在主电路分布电感上，就会产生较高的电压。关断浪涌电压的峰值可用下式求出： V CESP=E d＋(-L dI c/dt) 式中dl c/dt为关断时的集电极电流变化率的最大值；V CESP为超过IGBT的C-E间耐压(V CES)以至损坏时的电压值。 ②过电压抑制方法 作为过电压产生主要因素的关断浪涌电压的抑制方法有如下几种： 1.在IGBT中装有保护电路（=缓冲电路）可吸浪涌电压。缓冲电路的电容，采用薄膜电容，并靠近IGBT 配置，可使高频浪涌电压旁路。 2.调整IGBT的驱动电路的V CE或R C，使di/dt最小。 3.尽量将电件电容靠近IGBT安装，以减小分布电感，采用低阻抗型的电容效果更佳。 4.为降低主电路及缓冲电路的分布电感，接线越短越粗越好，用铜片作接线效果更佳。 ⑵缓冲电路的种类和特 缓冲电路中有全部器件紧凑安装的单独缓冲电路与直流母线间整块安装缓冲电路二类。 ①个别缓冲电路 为个别缓冲电路的代表例子，可有如下的缓冲电路 1.RC缓冲电路 2.充放电形RCD缓冲电路 3.放电阻止形RCD缓冲电路 表3中列出了每个缓冲电路的接线图。特点及主要用途。 表3 单块缓冲电路的接线圈特点及主电用途 @@@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 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 【经典】过流过压电路保护解决方案 黄逸维：在座的各位嘉宾、专家、朋友们大家早上好！我是柏恩公司亚太区的技术经理黄逸维，今天很荣幸有机会和各位分享柏恩公司在市场上观摩到的趋势，尤其是在保护线路方面，针对保护线路使用上的元器件新技术，首先要和大家分享的是我们在新趋势应用的应用里保护线路的经验，由于今天时间比较紧，不想耽误大家午餐的时间，如果待会儿没有时间和大家做详细交流的话，欢迎大家到会展中心深圳电子展()上1D238号和我们的另外三位同事讨论关于线路保护的细节和产品型产品的保护问题。我先向各位介绍一下美国柏恩公司。我们是一家成立了60年的电子元器件公司，早期主要做定位器和电阻类型的产品，总部是在美国加州，但是在全球各地有10多个工厂，而且有很多的除了电阻类型之外的产品，包括电感、过压过流的保护，甚至针对车用系统系统上的传感器等等。我们公司是国际上认证单位的认证。柏恩公司目前在市场上主要提供的服务项目是针对四个市场，大概可以分通讯应用市场、汽车电子、消费电子和工业仪器医疗设备上的应用，我们公司也有专门成立一个分开的单位，有技术资源和行销的资源，如果有任何针对车用市场产品应用问题的话，可以直接和我们在会展上的同事进行讨论。 我先向各位分享的是我们在市场上观摩到的趋势，这个其实可能影响到我们在线路上的思考和方向。最主要的是消费型产品市场上的发展，非常多的产品现在非常的小型化，它储存电和使用时间是我们设计时考虑的，尤其是线流保护的时候，电阻必须要考虑，在做过电压保护的时候也要保护元器件漏电流的情况。下面是在数据传输上的界面趋势，由于现在的多媒体的内容越来越多，技术越来越高，所以对所有数据传输的速度增加得也非常快，从早期的USB1.0、2.0到现在的USB3.0。刚刚很多专家都已经和我们深入的讨论了关于高速传输到保护元器件的需求，我们在后面就直接切入到运用部分。除了一些通讯或者电子产品市场以外的应用，比如说监控市场、公共系统上，我们发现以太网口，甚至是带电的以太网口也是非常普遍的应用，太网口以国际规范来讲，它被定义为室内的端口，所以保护的需求非常基本，也非常简单。但是基于现在恶劣环境的应用，或者针对户外关系的需求，由于环境的变化，所以在线路保护上，尤其是以太网的设计上，我们保护的方向也稍微有一些更改。最后电源上来讲，尤其是现在讲高效环保的部分，尤其是一些时电子产品的供电都是改用SMPS的方式在供电，这样的设计价值就导致它的输入端口容易被外部的干扰影响和损坏，所以在保护上要注意。当然今天能有幸来这研讨会上开讲，还是蛮感谢主办方电子元件技术网()和我爱方案网()的。祝他们的研讨会越办越好！台下掌声！ 在一些商用的用户型市场上来看，我们也发现LED是一个非常大的趋势，主要还是以环保的议题和高效能的方向发展，但是 LED发光的二极体本身不能承受高压产品的元器件，所以在系统设计上就必须考虑到这样的保护。在电网，由于加上了通讯的功能，所以才叫做智慧，这样通讯的界面就必须和传统的通讯设备的设计，尤其是针对保护这块的要求变得一样，因为都有国际的规范和国家法律的要求，所以我们在这块的保护有很大的需求，这块的市场成长得也非常快。因为我本身主要是做通讯市场上的应用，所以下面主要和大家分享一下我们在通讯市场上的观察。 继电保护课程设计输电线路电流电压保护设计 第1章绪论 (1) 第2章设计的原始资料 (2) 2.1题目内容 (2) 2.2课程设计的内容与技术参数参见下表 (2) 2.3 工作计划： (3) 2.4设计需要考虑的问题 (3) 2.5保护方式的选取与整定计算 (3) 第3章输电线路电流保护整定计算 (4) 3.1保护3在最大、最小运行方式下的等值阻抗 (4) 3.2保护3在最小运行方式下G2退出运行，L2退出运行等值电路 (4) 3.3进行C母线、D母线、E母线相间短路的最大、最小短路电流的计算 (5) 3.4整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围 (6) 3.5整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度 (7) 3.6整定保护1、2、3的过电流保护定值 (8) 第4章电流保护原理图的绘制与动作过程分析 (9) 4.1电流三段式保护原理图 (9) 4.2电流三段式原理展开图 (10) 第5章MATLAB建模仿真分析 (12) 5.1 MATLAB的概述 (12) 5.2 仿真设计 (13) 5.3仿真结果 (13) 5.4结果分析 (15) 第6章课程设计总结与心得 (16) 参考文献 (16) 第1章绪论 继电保护装置是指能反应电力系统中电气元件发生的故障或不正常远行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：（1）自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。一般情况下不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统与其元件的程度经一定的延时动作于信号。目前，继电保护装置是以各电气元件作为保护对象的，其切除故障的范围是断路器之间的区段。反应整个被保护元件上的故障，并能以最短的延时有选择性地切除故障的保护称为主保护；当主保护或断路器拒绝动作时，用来切除故障的保护称为后备保护。 电力系统对动作于跳闸的继电保护装置提出了四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。这四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。除了以上四个基本要求以外，选用保护装置时还应该考虑经济性。在保证电力系统安全运行的前提下，尽可能采用投资少、维护费用低的保护装置。 线路相间短路的电流电压保护有三种：第一，无时限电流速断保护；第二，带时限电流速断保护；第三，定时限过电流保护。这三种相间短路电流电压保护分别称为相间短路电流保护第Ⅰ段、第Ⅱ段和第Ⅲ段。其中第Ⅰ段和第Ⅱ段作为线路主保护，第Ⅲ段作为本线路主保护的近后备保护和相邻线路或元件的远后备保护。第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段统称为线路相间短路的三段式电流电压保护。 第Ⅰ段称为无时限电流速断保护，该段动作时间快但是不能保护线路全长。第Ⅱ段称为带时限电流速断保护，该段保护在任何情况下均能保护本线路的全长（包括线路末端），但是为了保证在相邻的下一个线路出口处短路时保护的选择性，必须和相邻的无时限电流速断保护配合。第Ⅲ段称为定时限过电流保护，该段保护主要是作为本线路主保护的近后备保护和相邻下一线路（或元件）的远后备保护。 本文主要内容是研究在母线短路时，保护1、2、3的第Ⅰ段、第Ⅱ段和第Ⅲ段的整定值，并检验它们的灵敏度确定它们是否能够保护线路。 山西大学课程设计报告 课程名称: 系部: 专业班级： 学生姓名: 指导教师: 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··································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 作者周敏捷 利用电池供电的移动设备通常需要通过外置的AC适配器对系统电池进行充电。而不同供电电压的设备间往往共用着相似的电源插座和插头，这些不同电压标准的适配器往往会给用户带来潜在的错插风险，可能导致设备因过高的电压而烧毁。另一方面，来自AC适配器前端的浪涌或者电网的不稳定也有可能导致适配器的输出电压超越设备所能承受的范围。因此，在移动设备设计中就有必要加入充电端口的过压保护电路，以避免上述情况对设备后端电路的破坏。 本文介绍的过压保护电路由过压保护开关（OVP Switch）和瞬态电压抑制器(TVS)组成（如图1），可实现完善可靠的抗持续高电压和瞬间冲击电压的功能。 图1 在整个方案中，核心部分器件为过压保护开关，以美国研诺逻辑科技有限公司（AATI）的过压保护开关AAT4684为例，过压保护开关的内部主要是由控制逻辑电路和PMOS管组成，当OVP端的检测电压高于特定电压阈值之后，逻辑电路就会通过栅极关断PMOS的沟道。由于该PMOS管拥有较高的持续性耐压（28V），因此可以保护后端的元器件不会因前端电源输入异常高压而烧毁（其内部原理如图2所示）。 图2：AAT46842 内部原理图。 通过以下实验可以说明当过压保护开关的输入端出现过高电压时它对后端电路所起到的保护作用。 图3所示为测试所用电路原理图，输入端为12V平稳直流源，电源通过一段长度为1米的导线与AAT4684的输入端相连，CH1为AAT4684输入电压的测试点，CH 2为 AAT4684输出电压的测试点，CH3为其输出电流探测点。将AAT4684的OVP保护电压设为6V（即当电压超过6V后，开关管立刻关闭，以保护输出端的电路）。为体现实际应用中AC适配器的插拔情况，对系统的上电过程通过导线和电源的机械性拔插来实现。 ***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 (3) 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 (5) 3.总电路图 (6) 3.1 图像 (7) 3.2 元件清单 (7) 3.3 部分重要原件介绍 (7) 4.仿真与调试 (11) 4.1 仿真过程中数据记录 (12) 4.2 结论 (19) 5.心得体会 (19) 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 通过学习，探讨，查找资料再亲自动手设计，使我们对模拟电子技术理论知识在实际生产应用中有一个初步的认识，并且加深我们对所学理论知识与实际应用的结合。通过设计，全面提高我们的分析、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 东北石油大学课程设计 2020 年7月17日 东北石油大学课程设计任务书 课程数字电子技术课程设计 题目过/欠电压保护提示电路 专业勘查技术与工程姓名学号 主要内容： 设计一个数字过/欠电压保护提示电路，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。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。 基本要求： 1．当电压超过设定区间时，电路能自动切断并亮灯报警。 2．当供电恢复后，该装置经过一定的延时后能正常送电。 主要参考资料： [1] 陈有卿.实用电子制作精选[M].北京：机械工业出版社，2011 [2] 赵世平.模拟电子技术基础[M].北京：中国电力出版社，2014 [3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社，2013 [4] 康华光.电子技术基础模拟部分[M].北京：高等教育出版社，2013 完成期限2020.7.13-2020.7.17 指导教师 专业负责人 2020年7 月10 日 目录 1任务和要求 (1) 2 总体方案设计与选择 (1) 3单元电路设计 (2) 3.1电源模块的设计 (2) 3.2比较模块的设计 (3) 3.3 报警延时模块的设计 (4) 4 整体电路设计 (5) 5 电路仿真结果与分析 (5) 5.1调试 (5) 5.2仿真 (6) 5.3 结论 (7) 6社会、安全、健康、法律、文化、环境等影响因素 (8) 7 设计的可持续发展性 (8) 8本设计的成本 (8) 9 结论 (9) 参考文献 (10) 1任务和要求 (1)任务：设计一个数字过/欠电压保护提示电路。 (2)设计要求：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。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。 ?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。 ?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 总体方案设计与选择 过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端端接电源部分采集到的电压，过压比较器的反相输入端与欠压比较器的同相输入端则可以端接两种电路，这个部分经过查阅资料与讨论，制定出两套方案： 方案一：可以通过电源部分分别将250v与180v所对应的电压测试出来，分别为11.158v与7.89v。然后分别在过压与欠压比较器的相应输入端接入相同电压值的直流电源。 图1 方案一框图 方案二：从电源部分的输入端接并联个单相桥式整流电容滤波电路，对其输出电压进行稳压，使其电压值高于或等于250v所对应的电压，这个电压值为基准电压，经过测试后为11.77v，在过压与欠压比较器的相应输入端接入一个滑动比较器，起调节基准电压的作用，然后将基准电压与滑动变阻器连接，这时便可以通过滑动变阻器将基准电压调节为两个比较器的标准电压。 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是四比较器 欠压保护电路 初始上电：Qa1和Qa2导通情况，可能由于电源电压的不同而结果不同。若初始电压大于12.7V，则Qa1导通，Qa2关断，此时输出一直为高电平，若初始电压小于8.6V，（图中的参数）由VDD*（R1+R2）/（R1+R2+R4+R5）=0.7V计算得出，则Qa1关断，Qa2导通，输出为低电平。那么在过压保护电路中，就可以将12.7V设置为电压上限，在欠压保护电路中，就可以将8.6V设置为电压下限，由使用决定。 正常工作状态下（要么小于8.6V，要么大于12.7V），分析欠压电路情况：电路大于12.7V 正常工作，若某种情况下，出现欠压，Qa2仍然关断，此时由于R1、R2、R4、R5组成的回路，使得Qa1一直导通，直到VDD<8.6V时，不足以使得Qa1导通（Vbe<0.7V），此时Qa2导通，输出低电平。也就是说，欠压保护的低压值为8.6V。当电压回升后，由于Qa2一直导通，所以R5右电压始终几乎为0，直到VDD大于12.7V时，依靠稳压管产生0.7V 的电压，使得Qa1再次导通，Qa2关断，输出为高。 因此，在欠压应用下，可以实现的电压保护范围是<8.6V，开启范围是>12.7V，同样，在过压保护中，可以实现的是正常工作<8.6V开启，大于12.7V截止，逻辑与欠压下相反。 通过调节R5的阻值，可以改变保护的下限值，通过调节稳压管，可以改变保护的上限值。上限值为：Vd1+0.7V。 下限值为0.7*（R1+R2+R4+R5）/（R1+R2）=V。 此电路中，迟滞窗口为8.6V-12.7V。 对上述电路的使用，可以将输出作为MOS管的控制信号，也可以经过光耦电平转换，输入到MCU进行电压检测判断。 解读自复式过欠电压保护器的秘密 1.过欠压保护器的作用 当供电线路出现过电压、欠电压时，保护器能迅速、安全地切断电路，避免异常电压到达家用电器而造成损害。对于自恢复式，当电压恢复正常时，保护器将在规定延时时间内自动接通电路，确保终端电器在无人值守情况下正常运行。 2.自复式的作用 电源发生过欠压时，能自动切断电源，保护家用电器；当电压恢复正常后，经过延时后自动将电源接通，无需人工干预。 3.质量好坏的鉴定方法 1、看保护器的电流和继电器的电流等 级： 必须同一个电流等级进行比较价 格。内部使用的继电器也必须是同一等 级的，有些厂家的继电器上没有任何标 志，往往用小电流的冒充大大电流的。 2、看是否选用磁保持继电器： 磁保持继电器比普通继电器的价格 高很多。磁保持继电器由于只在动作瞬 间通电，所以线圈平时无功耗，不发热， 可靠性很高，通过的电流也大。而普通 继电器则需要一直通电才能保持吸合状 态，所以在封闭空间内，发热严重，寿 命短，故障率高，通过的电流也相对较 小。（图片来自于网络）目前市场上低于25元的一般都是采用普通T90的继电器，最大电流在40A左右，需要一直通电才能保持吸合状态，因而电路发热比较严重，造成寿命较短。 3、看壳体材料： 壳体是否采用高阻燃且绝缘性能好的材料。许多低价保护器的壳体采用一般塑料件，存在很大的安全隐患。品牌厂家的产品低端的采用ABS阻燃壳体，高端产品毒采用尼龙阻燃壳体。 4、看电路板的质量： 电路板是整个控制部分的心脏，可以看电解电容的选择是否耐高温、长寿命。集成电路是国产还是进口的，是否采用精密电阻等等。品牌厂家关键部分采用钽电容，保证的产品的长寿命和高稳定。 介绍了这么多相信大家都对过欠压保护器有所了解了，也能辨别出质量的好坏。 目前大型项目上都要求采用磁保持式的节能型过欠压保护器。目前这类产品国内产销量较大的厂家有：扬州思美克电力、温州秦佳、德力西等等。用户可以根据自身的情况进行选择。最好上阿里巴巴寻寻价，了解各家的具体情况。过欠电压保护电路设计
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