文档介绍：目录
摘要……………………………………………………2
方案论证………………………………………………2
电路工作原理及说明…………………………………3
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电路性能指标的测试……………………………………10
设计心得…………………………………………………10
附录………………………………………………………………13
附录一……………………………………………………………13
参考文献……………………………………………………14
电源过压欠压保护电路
摘要
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。
方案论证
本课题主要设计电源过压/欠压保护电路。
主要设计思想为:在正常情况下,即电压在标准电压附近的时候,电路正常工作,报警器不工作。当有过压、欠压或者掉电的时候,输入电压经过整流滤波稳压后与已知标准电压相差很大时,电路使晶体管工作,从而驱动报警器报警,提示工作人员进行必要的措施,防止不必要的损失。
经过理论推理,进行分析比较并逐步模拟,确立以下比较合理的方案。过压、欠压保护电路原理框图如图1所示。
该电路设计过压/欠压掉电报警器电路,由比较电路、报警器装置组成。
电源
比较电路
报警电路
图1 过压/欠压保护电路原理框图
电路工作原理及说明
电压比较电路
保护电路中主要是电压比较器在起作用,电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。比较电路主要由两个理想运放组成,这是电路正常工作的核心。通过运放组成电压比较器,对输入电压判别,从而输出相应高低电平,作用于后续电路。
比较电路如图2所示:
图2 比较电路
电压比较器的功能:比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平,表示两个输入电压的大小关系):
当”+”输入端电压高于”-”输入端时,电压比较器输出为高电平;
当”+”输入端电压低于”-”输入端时,电压比较器输出为低电平;
电压比较器的作用:它可用作模拟电路和数字电路的接口,还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。
可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术,也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
简单的电压比较器结构简单,灵敏度高,但是抗干扰能力差,改进后的电压比较器有:滞回比较器和窗口比较器。
运算放大器是通过反馈回路和输入回路的确定“运算参数”,比如放大倍数,反馈量可以是输出的电流或电压的部分或全部。而比较器则不需要反馈,直接比较两个输入端的量,如果同相输入大于反相,则输出高电平,否则输出低电平。电压比较器输入是线性量,而输出是开关(高低电平)量。一般应用中,有时也可以用线性运算放大器,在不加负反馈的情况下,构成电压比较器来使用。
电压比较器是对两个模拟电压比较其大小,并判断出其中哪一个电压高。
图1(a)是比较器,它有两个输入端:同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端),有一个输出端Vout(输出电平信号)。另外有电源V+及地(这是个单电源比较器),同相端输入电压VA,反相端输入VB。VA和VB的变化如图1(b)所示。在时间
图1单电源比较器框图及工作波形
0~t1时,VA>VB;在t1~t2时,VB>VA;在t2~t3时,VA>VB。在这种情况下,Vout的输出如图1(c)所示:VA>VB时,Vout输出高电平(饱和输出);VB>VA
时,Vout输出低电平。根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端,VB输入到同相端,VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示,则Vout输出如图1(d)所示。与图1(c)比较,其输出电平倒了一下。输出电平变