用NE555设计交流电源稳压器.docx

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用NE555设计交流电源稳压器

2013届毕业设计论文

学校：

天津中德职业技术学院

院系、专业：

电气系计算机控制专业

班级：

10计控2班

姓名：

李志中

用NE555设计交流电源稳压器（含延时保护电路）

交流电源稳压器概述：

交流稳压电源是能为负载提供稳定交流电源的电子装置，又称为交流稳压器。

各种电子设备要求有比较稳定的交流电源供电，特别是当计算机技术应用到个个领域后，它们的控制电路电路板采用由交流电网直接供电而不采用任何保护措施的方式已经远远不能满足需求了。

交流稳压电源的用途极为广泛，类型繁多，大致可以分为有触点和无触点两大类。

其中无触点交流稳压电源包括：

铁磁谐振式、磁放大器式、感应式和晶闸管式。

铁磁谐振式交流稳压电源是利用饱和扼流环与电容器组合，具有恒压伏安特载能力强，工作稳定可靠。

可是缺点在于波形失真度大。

相比之下，磁放大器式交流稳压电源带有起反馈作用的闭环控制系统，所以稳定度高，输出波形好。

但是磁放大器式交流稳压电源因采用惯性较大的磁放大器，故恢复工作时间较长。

又因其使用的是自偶方式，所以抗干扰能力相对较差。

感应式交流稳压电源是改变变压器次级电压相相对于初级电压相的相位差来输出稳定交流电压的装置。

它的性能相对于前面两种稳压电源都有提高，它输入电压范围宽，同时输出电压波形好，功率可达数百千瓦。

缺点在于，这种稳压器的转子经常处于堵转状态，功耗大，效率低，成本高。

晶闸管交流稳压器如其名，它的主要原件是晶闸管，具有稳定度高、反应快、无噪声等有点，但是，同时它会制造出干扰，损害市电网波形，干扰电子通信设备。

有触点交流稳压器包括滑动式交流稳压器，是改变变压器的滑动触点的位置，而获得稳定电压的装置。

触点的滑动是靠伺服电机来驱动的。

随着电源技术的不断发展，80年代又出现了3种新型交流稳压电源。

其中，应用较为广泛的是数控式交流稳压器和步进式稳压器，是由逻辑元件或者微处理机构成控制电路，按输入电压的高低转换变压器初级匝数，从而输出稳定电压。

另外还有补偿式交流稳压器和静化式交流稳压器。

延时保护电路概述：

鉴于电子设备的电源电路的不稳定因素，延时保护电路的设计是用来防止此类不稳定因素影响电路效果，在不稳定因素出现时延时保护电路会自动断路，在设定的预定保护时间后自动启动接通回路。

这些不稳定因素包括过流、过压、过热、空载、短路等等。

那么对于稳压器来讲，稳压器是对电压进行稳定的装置，故电压初级会有一定电压变化，所以，在延时保护电路要在过压和欠压的情况下进行延时保护。

交流电源稳压器设计：

对NE555进行简介

NE555是一种应用极为广泛并且作用巨大的集成电路，属于小规模集成电路，在很多的电子产品中都有相应的应用。

大约在1971年由SigneticsCorporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的TimerIC，在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，后来基于CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用。

NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

NE555时基电路有两种封装形式，一种是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。

其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。

内部结构和工作原理都相同。

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。

NE555的主要特点

1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。

其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。

3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

NE555的引脚配置

NE555的引脚配置大概是这样的，我们把8个引脚分别标为Pin1至Pin8：

Pin1（接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。

Pin2（触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。

触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。

Pin3（输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。

周期的结束输出回到O伏左右的低电位。

于高电位时的最大输出电流大约200mA。

Pin4（重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。

它通常被接到正电源或忽略不用。

Pin5（控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。

当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。

Pin6（重置锁定）-Pin6重置锁定并使输出呈低态。

当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。

Pin7（放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。

Pin8（V+）-这是555个计时器IC的正电源电压端。

供应电压的范围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。

电路设计

设计思路是这样的，我们在实际中使用的稳压电源经常会遇到电压过高或者过低的情况，在出现这种情况的时候，我们就需要一个电路经过取样来检测电压的情况，然后断开电源，经过复位后延后一段时间进行重启动。

从而对稳压器和稳压器下行的用电器进行保护。

取样不正常有两种状态，即过压和欠压两种状态，过压状态是当加入工作电压大于欠压状态最高值，小于过压状态最小值时，保护电路内部执行继电器为吸合工作状态。

当电网电压超出过压设定值时，此时保护器将断电进入延时重启动状态。

如第4页图所示，其中由LM339的两个比较器和R3、R4等组成过电压、欠电压检测电路，其中U6A比较器用于过电压检测，U8C比较器用于欠电压检测；VT1构成电子开关，其中LED为电压指示灯，当电压在市电正常范围内（180V—280V），该灯发亮，否则会熄灭；NE555时基电路组成延迟记忆电路。

接通电源后，220V交流电经变压器的降压、整流桥的整流、稳压器78L12的稳压后，在R3和R4两端可获得约12V直流工作电压。

根据变压器的变压系数，调整电位器R3和R4，使市电电压在正常范围内，上、下比较器都输出高电平，此时VT1导通，电压指示灯LED保持发亮。

因为C4两端初始电压为0V，555时基电路的阈值端6脚为高电平，555时基电路复位，三极管VT2截止，继电器K1的常闭触点保持吸合，电动机电源被切断。

然后电源向C4充电，使2、6两脚电位不断下降，约经过一定时间，可使电位降至12V电压的1/3，555时基电路才置位，3脚输出高电平，VT2导通，继电器K1通电吸合，其常闭合触点K-1断开，电动机通电工作。

当交流电网意外断电时，C4储存电荷通过R6、D3迅速泄放，当电网恢复供电时，电路又要延迟一定时间左右才向电动机供电，从而确保电动机线圈不受损坏。

当市电电压升高到280V以上，上比较器输出低电平；市电电压下降到180V以下，下比较器输出低电平只要两者之一输出低电平，VT1截止，LED熄灭。

此时6脚为高电平，555时基电路复位，输出端3脚为低电平，电动机电源被切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作，保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内。

当电压恢复正常时，电路要延迟一定时间才向电动机供电。

VT1

VT2

78L12

78L12

VT2

VT1

元器件清单：

继电器一个（一种电控制器件。

它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。

通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

）、78L12型号稳压器一个、电动机一台、导线若干、二级管6个、三极管2个、10千欧电阻3个、4.7千欧电阻2个、50千欧滑动变阻器2个、LM339M比较器2个、0.1μF无极电容2个、47μF无极电容1个、220μF有极电容2个、0.01μF无极电容1个、NE555计时器一个、LED一个。

继电器实物图

NE555实物图

LM339M实物图

9013三极管实物图

在本次的学习讨论的过程当中，我对交流电源稳压器和NE555芯片有了很深刻的理解。

提高了动手动脑能力，在实践中思想理论和动手动脑创新能力达到了一个更高的水平，学习才是一切才能之源，要读有字之书，更要读无字之书，要在实践中学习，在实践中增长才干，提高业务能力和综合素质。

如果不加强学习，就无法适应社会的发展，就可能会被社会所淘汰，今后一定要注意在工作岗位上、在各种社会实践中，不断学习知识、积累工作经验，“读有字之书，更读无字之书”，把学习当作工作、生活的一部分，当作生命的一部分。

如今，电气工程专业技术不断的更新，如果不经常的进行学习，就无法跟上当前的发展，所以，学习尤显重要，不仅要学习专业知识，汲取自动化领域最新成果，具备丰富的理论知识。

在加强学习的同时，我们还不能忘了加强动手能力的发展，要动手去做，不然学到的东西很快也会随着时间的流逝而荒废。

我们要不断实践，积极动手，动脑创新，在原有的学术基础上改进发展、创新进取。