用NE555設計交流電源穩(wěn)壓器

1、2013 屆畢業(yè)設計論文學校：天津中德職業(yè)技術學院院系、專業(yè)：電氣系計算機控制專業(yè)班級： 10計控 2班姓名：李志中用 NE555 設計交流電源穩(wěn)壓器（含延時保護電路）交流電源穩(wěn)壓器概述 ： 交流穩(wěn)壓電源是能為負載提供穩(wěn)定交流電源的電子裝置，又稱為交流穩(wěn)壓 器。各種電子設備要求有比較穩(wěn)定的交流電源供電， 特別是當計算機技術應用到 個個領域后，它們的控制電路電路板采用由交流電網直接供電而不采用任何保護 措施的方式已經遠遠不能滿足需求了。交流穩(wěn)壓電源的用途極為廣泛， 類型繁多， 大致可以分為 有觸點和無觸點兩 大類。其中無觸點交流穩(wěn)壓電源 包括：鐵磁諧振式、磁放大器式、 感應式和晶閘管 式。鐵磁諧

2、振式交流穩(wěn)壓電源是利用飽和扼流環(huán)與電容器組合， 具有恒壓伏安特 載能力強，工作穩(wěn)定可靠?？墒侨秉c在于波形失真度大。相比之下，磁放大器式 交流穩(wěn)壓電源帶有起反饋作用的閉環(huán)控制系統(tǒng)， 所以穩(wěn)定度高， 輸出波形好。 但 是磁放大器式交流穩(wěn)壓電源因采用慣性較大的磁放大器，故恢復工作時間較長。 又因其使用的是自偶方式，所以抗干擾能力相對較差。感應式交流穩(wěn)壓電源是改變變壓器次級電壓相相對于初級電壓相的相位差 來輸出穩(wěn)定交流電壓的裝置。 它的性能相對于前面兩種穩(wěn)壓電源都有提高， 它輸 入電壓范圍寬，同時輸出電壓波形好，功率可達數百千瓦。缺點在于，這種穩(wěn)壓 器的轉子經常處于堵轉狀態(tài)，功耗大，效率低，成本高。晶

3、閘管交流穩(wěn)壓器如其名， 它的主要原件是晶閘管， 具有穩(wěn)定度高、 反應快、 無噪聲等有點，但是，同時它會制造出干擾，損害市電網波形，干擾電子通信設 備。有觸點交流穩(wěn)壓器 包括滑動式交流穩(wěn)壓器，是改變變壓器的滑動觸點的位 置，而獲得穩(wěn)定電壓的裝置。觸點的滑動是靠伺服電機來驅動的。隨著電源技術的不斷發(fā)展， 80年代又出現了 3 種新型交流穩(wěn)壓電源。其中， 應用較為廣泛的是數控式交流穩(wěn)壓器和步進式穩(wěn)壓器， 是由邏輯元件或者微處理 機構成控制電路，按輸入電壓的高低轉換變壓器初級匝數，從而輸出穩(wěn)定電壓。另外還有補償式交流穩(wěn)壓器和靜化式交流穩(wěn)壓器。延時保護電路概述 ：鑒于電子設備的電源電路的不穩(wěn)定因素， 延

4、時保護電路的設計是用來防止此 類不穩(wěn)定因素影響電路效果， 在不穩(wěn)定因素出現時延時保護電路會自動斷路， 在 設定的預定保護時間后自動啟動接通回路。 這些不穩(wěn)定因素包括過流、 過壓、過 熱、空載、短路等等。那么對于穩(wěn)壓器來講， 穩(wěn)壓器是對電壓進行穩(wěn)定的裝置， 故電壓初級會有一 定電壓變化，所以，在延時保護電路要在過壓和欠壓的情況下進行延時保護。交流電源穩(wěn)壓器設計：對 NE555進行簡介NE555是一種應用極為廣泛并且作用巨大的集成電路，屬于小規(guī)模集成電 路，在很多的電子產品中都有相應的應用。大約在 1971年由 Signetics Corporation 發(fā)布，在當時是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的 Ti

5、mer IC ，在往后的 30 年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電路，后來基于CMOS技術版本的Timer IC 如 MOTOROL的A MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的 NE555依然正常 的在市場上供應， 盡管新版 IC 在功能上有部份的改善， 但其腳位勁能并沒變化， 所以到目前都可直接的代用。 NE555 的作用是用內部的定時器來構成時基電路， 給其他的電路提供時序脈沖。 NE555時基電路有兩種封裝形式，一種是 dip 雙列 直插 8 腳封裝，另一種是 sop-8 小型（ smd）封裝形式。其他 ha17555、lm555、 ca555 分屬不同的公司生產的產品。內部結構和

6、工作原理都相同。NE555是屬于 555系列的計時 IC的其中的一種型號， 555系列 IC的接腳功 能及運用都是相容的， 只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、 省電、可產生的 振蕩頻率也不大相同；而 555 是一個用途很廣且相當普遍的計時 IC，只需少數 的電阻和電容，便可產生數位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。NE555的主要特點1. 只需簡單的電阻器、 電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。 其延時范圍 極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 2. 它的操作電源范圍極大，可與 TTL，CMOS 等邏輯電路配合， 也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平， 均能與這些系列邏輯電 路的高、低電平匹配。 3.

7、 其輸出端的供給電流大， 可直接推動多種自動控制的負 載。4. 它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。NE555的引腳配置NE555的引腳配置大概是這樣的，我們把 8 個引腳分別標為 Pin1 至 Pin8：Pin 1 （ 接地） - 地線（或共同接地 ） ，通常被連接到電路共同接地。Pin 2 （觸發(fā)點 ） - 這個腳位是觸發(fā) NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號 上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。Pin 3 （ 輸出） - 當時間周期開始 555的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7 伏的高電位。周期的結束輸出回到 O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸

8、 出電流大約 200 mA 。Pin 4 （重置） - 一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置 定時器和使輸出回到 一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。Pin 5 （控制） - 這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當 計時器經 營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下 , 這輸入能用來改變或調整輸出頻率。Pin 6 （ 重置鎖定 ） - Pin 6 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當這個接腳的電壓 從 1/3 VCC 電壓以下移至 2/3 VCC 以上時啟動這個動作。Pin 7 （放電） - 這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出 為 ON時為 LOW，對地為低阻抗，當輸出為 OFF時為 HI

9、GH，對地為高阻抗。Pin 8 (V +) -這是 555個計時器 IC 的正電源電壓端。供應電壓的范圍是 +4.5 伏特( 最小值 )至+16伏特( 最大值 ) 。電路設計 設計思路是這樣的，我們在實際中使用的穩(wěn)壓電源經常會遇到電壓過高或者 過低的情況， 在出現這種情況的時候， 我們就需要一個電路經過取樣來檢測電壓 的情況，然后斷開電源， 經過復位后延后一段時間進行重啟動。 從而對穩(wěn)壓器和 穩(wěn)壓器下行的用電器進行保護。取樣不正常有兩種狀態(tài)， 即過壓和欠壓兩種狀態(tài)， 過壓狀態(tài)是當加入工作電 壓大于欠壓狀態(tài)最高值， 小于過壓狀態(tài)最小值時， 保護電路內部執(zhí)行繼電器為吸 合工作狀態(tài)。 當電網電壓超出

10、過壓設定值時， 此時保護器將斷電進入延時重啟動 狀態(tài)。如第 4 頁圖所示，其中由 LM339的兩個比較器和 R3、R4 等組成過電壓、欠 電壓檢測電路，其中 U6A比較器用于過電壓檢測， U8C比較器用于欠電壓檢測； VT1構成電子開關，其中 LED 為電壓指示燈，當電壓在市電正常范圍內( 180V 280V)，該燈發(fā)亮，否則會熄滅； NE555時基電路組成延遲記憶電路。接通電源后， 220V交流電經變壓器的降壓、整流橋的整流、穩(wěn)壓器 78L12 的穩(wěn)壓后，在 R3和 R4兩端可獲得約 12V直流工作電壓。根據變壓器的變壓系數， 調整電位器 R3和 R4，使市電電壓在正常范圍內，上、下比較器都

11、輸出高電平， 此時 VT1導通，電壓指示燈 LED保持發(fā)亮。因為 C4兩端初始電壓為 0V，555 時 基電路的閾值端 6腳為高電平， 555時基電路復位，三極管 VT2 截止，繼電器 K1的常閉觸點保持吸合，電動機電源被切斷。然后電源向 C4充電，使 2、6 兩 腳電位不斷下降，約經過一定時間，可使電位降至 12V電壓的 1/3 ，555 時基電 路才置位， 3 腳輸出高電平， VT2導通，繼電器 K1通電吸合，其常閉合觸點 K-1 斷開，電動機通電工作。當交流電網意外斷電時， C4儲存電荷通過 R6、D3 迅速 泄放，當電網恢復供電時， 電路又要延遲一定時間左右才向電動機供電， 從而確 保

12、電動機線圈不受損壞。當市電電壓升高到 280V 以上，上比較器輸出低電平； 市電電壓下降到 180V 以下，下比較器輸出低電平只要兩者之一輸出低電平， VT1 截止，LED熄滅。此時 6腳為高電平， 555時基電路復位，輸出端 3腳為低電平， 電動機電源被切斷， 從而使電冰箱在電壓過高或過低的情況下自動停止工作， 保 證了電冰箱能安全工作于規(guī)定的電源范圍內。 當電壓恢復正常時， 電路要延遲一 定時間才向電動機供電。VT178L1227元器件清單：繼電器實物圖NE555實物圖繼電器一個（一種電控制器件。 它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中， 它實際上是用小電流

13、去控制大電流運 作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、 安全保護、轉換電路等作用。）、 78L12型號穩(wěn)壓器一個、電動機一臺、導線若干、二級管 6個、三極管 2 個、10 千歐電阻 3 個、4.7 千歐電阻 2個、50 千歐滑動變阻器 2個、LM339M比較器 2 個、 0.1 F無極電容 2個、47F無極電容 1個、220F有極電容 2 個、 0.01 F無極電容 1 個、 NE555計時器一個、 LED一個。LM339M實物圖9013 三極管實物圖9在本次的學習討論的過程當中， 我對交流電源穩(wěn)壓器和 NE555芯片有了很深 刻的理解。 提高了動手動腦能力， 在實踐中思想理論和動手動腦創(chuàng)新能力達到了 一個更高的水平，學習才是一切才能之源，要讀有字之書，更要讀無字之書，要 在實踐中學習，在實踐中增長才干，提高業(yè)務能力和綜合素質。如果不加強學習， 就無法適應社會的發(fā)展， 就可能會被社會所淘汰， 今后一 定要注意在工作崗位上、 在各種社會實踐中， 不斷學習知識、 積累工作經驗，“讀 有字之書，更讀無字之