簡(jiǎn)單的電源交流家庭保護(hù)器電路

這個(gè)簡(jiǎn)單的電源 220 V、110 V 交流電壓家庭保護(hù)器電路將保護(hù)您家中的所有電源操作設(shè)備免受高低電壓情況以及突然電壓浪涌的影響。

該電路可用于 220 V 交流輸入和 110 V 交流輸入。

針對(duì)高低電源電壓的保護(hù)。

防止突然的電壓開關(guān)打開浪涌，每當(dāng)交流電源在短暫的電壓故障后恢復(fù)時(shí)。

電路描述

參考下圖，可以借助以下幾點(diǎn)來理解所提出的交流電源家庭保護(hù)電路的工作原理：

零件清單

所有電阻器均為 1/4 瓦 CFR 5%

R1、R2、R4、R5 = 10k

R3 = 4.7k

R6 = 22k

P1、P2 = 10k 預(yù)設(shè)。

電容器

C1、C2 = 1000uF/25V 電解電容器

半導(dǎo)體

二極管 D1， D2， D3， D4， D7 = 1N4007

二極管 D5， D6， D8 = 1N4148

齊納二極管 Z1， Z2 = 4.7V， 400mW

晶體管 T1， T2 = BC547

IC 運(yùn)算放大器 A1、A2 = 1/2 IC LM324 或 LM358（引腳排列將相應(yīng)更改）

變壓器 TR1 = 0-12V，500mA

繼電器 = 12V SPDT 30 安培

兩個(gè)運(yùn)算放大器比較器構(gòu)成電路的核心，配置為窗口比較器，用于檢測(cè)過壓和欠壓閾值。

窗口比較器

窗口比較器電路通常使用兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)建。一個(gè)運(yùn)算放大器配置為檢測(cè)電壓上限閾值，另一個(gè)運(yùn)算放大器配置為檢測(cè)電壓下限閾值。

每當(dāng)超過電壓上限或下限閾值時(shí)，相關(guān)運(yùn)算放大器輸出就會(huì)變?yōu)楦唠娖健?/p>

另一方面，只要電壓電平保持在安全限值內(nèi)，兩個(gè)運(yùn)算放大器輸出都保持邏輯低電平或關(guān)斷。

在我們的家庭保護(hù)電路中，上部運(yùn)算放大器 A1 配置為檢測(cè)低電壓閾值，而下部運(yùn)算放大器則用于檢測(cè)高壓閾值。

對(duì)于運(yùn)算放大器 A1，其同相引腳使用齊納二極管箝位至固定電壓基準(zhǔn)，而反相輸入則配置有預(yù)設(shè)，以檢測(cè)較低的電壓閾值。

只要 A1 反相輸入端的變壓器直流電（與市電交流電平成正比）保持在同相引腳的基準(zhǔn)電壓以上，A1 的輸出就保持在 0V。

但是，當(dāng)反相引腳的輸入電壓低于同相輸入端的基準(zhǔn)電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致A1的輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

相同但功能相反，運(yùn)算放大器 A2 利用齊納二極管在其反相輸入引腳上建立恒定電壓基準(zhǔn)，而同相輸入則配置有預(yù)設(shè)以檢測(cè)高壓閾值。

只要同相輸入端的變壓器直流電平（與市電交流電平成正比）保持在反相輸入引腳處的基準(zhǔn)電壓以下，A2 的輸出就保持在 0V。

但是，如果同相輸入端的電壓高于反相輸入端的基準(zhǔn)電壓，則會(huì)提示A2的輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

因此，兩個(gè)運(yùn)算放大器確保只要輸入電壓電平保持在預(yù)設(shè)的“窗口”電平內(nèi)，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出就保持在0V或邏輯低電平。

比較器“窗口”內(nèi)的這些電壓水平表示我們的家用電器可以正常工作而不會(huì)發(fā)生任何危險(xiǎn)的安全極限。

可以使用 P1 和 P2 預(yù)設(shè)適當(dāng)調(diào)整和設(shè)置此安全限值，或者相反，可以適當(dāng)調(diào)整和設(shè)置不安全截止限值上限和下限。

晶體管/繼電器切換

現(xiàn)在，當(dāng)電源交流電壓在安全范圍內(nèi)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出保持在 0V，這使晶體管 T1 保持關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng) T1 保持關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，T2 保持打開狀態(tài)，導(dǎo)致繼電器也處于打開位置。

在此位置，繼電器觸點(diǎn)位于常開/O 位置，允許電器的家用交流電源接通并工作。

但是，當(dāng)輸入電源交流電壓趨于高于或低于設(shè)定閾值時(shí)，相關(guān)運(yùn)算放大器的輸出將變?yōu)楦唠娖?。無論哪種情況，T1 都會(huì)打開。

一旦 T1 接通，T2 基座就會(huì)被 T1 接地。

這會(huì)導(dǎo)致 T2 關(guān)閉。當(dāng) T2 關(guān)閉時(shí)，它也會(huì)關(guān)閉繼電器，使其觸點(diǎn)移動(dòng)到其 N/C 位置。

當(dāng)繼電器觸點(diǎn)移位至常閉時(shí)，家用電器的電源被切斷，從而保護(hù)它們免受危險(xiǎn)的電壓情況的影響。

Switch ON 浪涌保護(hù)

上述功能負(fù)責(zé)高低壓校正和切斷，但是在停電和恢復(fù)期間突然出現(xiàn)電壓浪涌怎么辦？

開關(guān)導(dǎo)通電壓浪涌由使用 D8、C2、R6 構(gòu)建的小延遲導(dǎo)通定時(shí)器配置處理。

每當(dāng)輸入交流電源發(fā)生故障或中斷時(shí)，C2 就會(huì)通過 R6 完全放電。

現(xiàn)在，當(dāng)交流電源電壓返回時(shí)，T2 和繼電器被禁止立即接通。

在此期間，C2 緩慢充電并將 T2 的基極電壓保持在 0.6V 以下，使其關(guān)閉，因此繼電器和家用電器也保持關(guān)閉狀態(tài)。

由于 C2 通過 R5 緩慢充電，經(jīng)過一段時(shí)間的延遲后，C2 兩端的電壓達(dá)到 0.6V 以上，這足以非常輕柔地打開 T2、繼電器和電器。

在電源恢復(fù)后，這種輕微的延遲開關(guān)打開可以完全保護(hù)家用電器免受可能的危險(xiǎn)開關(guān)打開電壓浪涌的影響。

計(jì)算跳閘點(diǎn)

為了正確設(shè)置預(yù)設(shè)，我們首先需要確認(rèn)直流電壓的電平對(duì)應(yīng)于 220V 120V 交流側(cè)的高電平和低電平。

這實(shí)際上可以使用變量快速實(shí)現(xiàn)，但是由于大多數(shù)用戶可能無法訪問變量，因此我們可以通過一些計(jì)算和實(shí)際測(cè)試來嘗試替代方法。

最初，保持整個(gè)控制電路與橋式整流器分離。

假設(shè)您的輸入交流電源正常，請(qǐng)從初級(jí)側(cè)打開變壓器的 220V 或 120V，并測(cè)量 C1 或橋式整流器 +/- 端的相應(yīng)直流輸出。

假設(shè)您得到相應(yīng)的 16V 直流輸出。因此，這將是相當(dāng)于正常 220V 交流輸入的直流電。

我們將高壓直流跳閘點(diǎn)表示為 HV，將低壓直流跳閘點(diǎn)表示為 LV。

從上面的描述中我們知道 220V AC 對(duì)應(yīng)于 16V DC。假設(shè)電路跳閘的高壓輸入為 280V。

因此，可以使用以下交叉乘法計(jì)算此 280V 交流高壓的直流當(dāng)量。

220/280 = 16/高壓

高壓 = 20V

該 20V DC 成為 280V AC 側(cè)高壓輸入的高壓截止等效值。

現(xiàn)在，讓我們假設(shè)低交流電壓截止點(diǎn)為 190V。

同樣，如上所述，我們可以使用以下交叉乘法計(jì)算直流低電壓當(dāng)量：

220/190 = 16/LV = 13.81V

低壓 = 14V

這個(gè) 14V 成為 190V 交流側(cè)低電壓的直流低電壓等效值。

現(xiàn)在，由于我們手頭有高壓和低壓直流跳閘點(diǎn)，我們現(xiàn)在可以通過以下步驟快速設(shè)置預(yù)設(shè) P1、P2。

如何設(shè)置

設(shè)置電路時(shí)，請(qǐng)參考以下修改后的圖表。我通過一些修改改進(jìn)了電路設(shè)計(jì)，如下所示：

我添加了 LED1、LED2、LED3 來指示電路的各種工作水平。

LED1（紅色）表示低音量tage 情況。LED2（紅色）表示高電壓情況，LED3（綠色）表示正常電壓情況。

我已將 R3 （4.7k） 的位置更改為 T1 的底部，以改善 T1 傳導(dǎo)。

我在 T2 的發(fā)射極添加了 D9、D10 二極管（均為 1N4148），以改進(jìn)電路的延遲開啟開關(guān)功能。

采用最大范圍為 24V DC 的可變直流電源。

斷開變壓器級(jí)與電路的連接，并將可變電源連接到運(yùn)算放大器電路。

保持 R5 端與正電源斷開。

在電路中，P1確定高壓截止點(diǎn)，P2預(yù)設(shè)確定低壓截止點(diǎn)。

最初，將預(yù)設(shè)的 P1 雨刮器臂完全朝向地面。將 P2 預(yù)設(shè)的雨刮器臂完全朝向正電源側(cè)。

將電源調(diào)整到 16V 左右并打開，您可能會(huì)注意到以下情況。

您會(huì)發(fā)現(xiàn) LED1、LED2、LED3 都關(guān)閉了。

現(xiàn)在，將可變電源輸出調(diào)整為 20V，并仔細(xì)調(diào)整 P1 預(yù)設(shè)，直到 LED2 剛好亮起。要確認(rèn)結(jié)果，請(qǐng)嘗試將 20V 降低到 19V，您應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)
LED2 關(guān)閉，這將確認(rèn)您的高壓截止點(diǎn)是固定的。

現(xiàn)在，將可變電源電壓降低到 14V，并仔細(xì)調(diào)整 P2 預(yù)設(shè)，直到 LED1 亮起。要確認(rèn)結(jié)果，請(qǐng)嘗試將 14V 增加到 15V，您應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn) LED1
立即關(guān)閉。這將確認(rèn)您的低電壓截止是固定的。

上述步驟完成了您的高音量tage 和低音tage 預(yù)設(shè)的設(shè)置。

關(guān)閉可變電源并繼續(xù)執(zhí)行以下步驟。

設(shè)置 Switch ON 延遲功能

現(xiàn)在，讓我們看看如何設(shè)置延遲導(dǎo)通浪涌保護(hù)。

回想一下，我們已經(jīng)斷開了 R5 上端與正電源的連接，用正電源恢復(fù)此連接。

保持 R4 端與 LED 接線斷開。

現(xiàn)在，將可變電源調(diào)整到 16V 并將其打開。

您會(huì)發(fā)現(xiàn)綠色 LED 很快亮起，但繼電器不應(yīng)立即亮起。幾秒鐘后，繼電器也應(yīng)該打開。

如果您能夠目睹上述操作，將證明您的延遲導(dǎo)通電涌保護(hù)器按預(yù)期完美工作。

要進(jìn)一步確認(rèn)，您可以關(guān)閉電源，等待幾秒鐘，然后再次打開。您應(yīng)該能夠注意到繼電器的相同延遲 ON 功能正在發(fā)生。

這確認(rèn)了家庭保護(hù)器電路的延遲開啟功能，并且此設(shè)置已完成。

接下來，將 R4 端與 LED1/LED2 結(jié)連接起來，然后打開電源（使用 16V DC 輸出進(jìn)行調(diào)整）。

您應(yīng)該發(fā)現(xiàn) LED1、LED2 關(guān)閉，LED3 立即打開，繼電器在幾秒鐘后打開。

目前為止，一切都好。

現(xiàn)在，嘗試將電源電壓增加到 20V，這應(yīng)該會(huì)立即打開 LED2，并關(guān)閉 LED3 和繼電器（在 N/C 位置）。

接下來，開始降低電壓，當(dāng)您低于 19V 時(shí)，LED2 必須立即關(guān)閉，打開 LED3 和繼電器（在 N/O位置）。根據(jù)之前的設(shè)置，繼電器應(yīng)延遲打開。

當(dāng)您降低電壓時(shí)，請(qǐng)繼續(xù)工作，直到達(dá)到 14V 左右。此時(shí)，LED1 應(yīng)立即打開，關(guān)閉 LED3 和繼電器（返回 N/C 點(diǎn)）。

向上/向下重復(fù)該過程，直到完全確認(rèn)相關(guān)結(jié)果，如上述設(shè)置程序中所述。

一旦您確信，請(qǐng)拆下可變電源并使用電路配置變壓器直流電源并將其打開。

假設(shè)輸入交流電在此期間正常，則紅色 LED 應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)，綠色 LED 必須亮起。繼電器應(yīng)在一段時(shí)間后打開。

就是這樣，家庭保護(hù)器電路的設(shè)置程序已經(jīng)完成，并已準(zhǔn)備好與您的交流電源進(jìn)行最終集成，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的高/低交流電壓截止和開關(guān)開啟浪涌保護(hù)。