【文章內容簡介】 5定時器和外接定時元件R、C構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。D為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時NE555電路輸入端處于電源電平，內部放電開關管T導通，輸出端Vo輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發(fā)信號（由電壓取樣鑒別電路提供）加到Vi端。并使2端電位瞬時低于1/3Vcc，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個穩(wěn)態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數規(guī)律增長。當Vc充電到2/3Vcc時，高電平比較器動作，比較器A1翻轉，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關管T重新導通，電容C上的電荷很快經放電開關管放電，暫態(tài)結束，恢復穩(wěn)定，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波形圖如圖37所示。圖37 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間Tw（即為延時時間）決定于外接元件R、C的大小。 公式 （33）通過改變R、C的大小，可使延時時間在幾個微秒和幾十分鐘之間變化。555構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖如圖37所示。 驅動單元的設計該單元電路由三極管和、與非門、二極管、繼電器K和電阻組成。該電路的主要功能是：通過RS觸發(fā)器的輸出端（Q）的狀態(tài)，經門反相后控制、的飽和導通或截止，使繼電器線圈K中有電流或無電流，從而使其常閉觸點斷開或閉合，電冰箱處于停止或工作狀態(tài)。是續(xù)流二極管，其作用是：當二極管及由導通變截止時，繼電器線圈中的電流不會突然中斷，在其線圈兩端會產生上負下正的自感電壓，由于該電壓很高，可能會擊穿三極管和。有續(xù)流二極管時，自感電壓的極性使導通，給繼電器線圈中的電流（電感中的電流不能突變）提供了通路（續(xù)流），使線圈中的磁場能量慢慢釋放，因而線圈兩端不會產生高的自感電壓，或者說由于的導通使線圈兩端電壓被鉗制（大小為），和就不會被擊穿了。 直流電源的設計直流穩(wěn)壓電源提供整個保護器各部分工作的直流電壓。電網電壓經電源變壓器降壓，橋式整流，電容器濾波，穩(wěn)壓電路Ⅰ得到約為24V的直流電壓提供給驅動電路和直流繼電器工作電壓，再經穩(wěn)壓電路Ⅱ得到約為10V的電壓供給基本RS觸發(fā)器和延時電路。它需要經過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。 電源變壓器圖38所示為一降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路。該電源變壓器降壓電路的工作原理是：在開關S1閉合時，220V交流市電經S1（圖中未閉合）加到電源變壓器T1的一次繞組兩端，交流電流經S1從一次繞組的上端流入，從一次繞組的下端流出。由于變壓器繞組的互感作用，在變壓器的二次繞組兩端輸出一個較低的交流電壓。圖38 電源變壓器降壓電路 整流電路整流就是利用二極管的單向導電性將交流電壓變換成脈動的直流電壓。單相橋式整流電路是工程上最常用的電箱整流電路。整流電路在工作時，電路中的四只二極管都是作為開關運用，由圖如圖39可知：當正半周時，二極管DD3導通（DD4截止），在負載電阻上得到正弦波的正半周；當負半周時，二極管DD4導通（DD3截止），在負載電阻上得到正弦波的負半周。在負載電阻上正、負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。 （a） 電路圖 （b） 波形圖圖 39橋式整流電路及波形圖 濾波電路通常利用電容或電感元件的電抗特性，將整流電路輸出的脈動直流電壓中的大部分交流成分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。在電路中，當有電壓加到電容器兩端的時候，便對電容器充電，把電能儲存在電容器中；當外加電壓失去（或降低）之后，電容器將把儲存的電能再放出來。充電的時候，電容器兩端的電壓逐漸升高，直到接近充電電壓；放電的時候，電容器兩端的電壓逐漸降低，直到完全消失。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來承擔濾波的任務。圖310（a）是最簡單的電容濾波電路，電容器與負載電阻并聯，接在橋式整流整流電路后面。在二極管DD3導通期間，E2向負載電阻Rfz提供電流的同時，向電容器C充電，一直充到最大值。E2達到最大值以后逐漸下降；而電容器兩端電壓不能突然變化，仍然保持較高電壓。這時，二極管DD3受反向電壓，不能導通，于是Uc便通過負載電阻Rfz放電。由于C和Rfz較大，放電速度很慢，在E2下降期間里，電容器C上的電壓降得不多。當E2負半周經橋式整流后來到并升高到大于Uc時，又再次對電容器充電。如此重復，電容器C兩端（即負載電阻Rfz兩端）便保持了一個較平穩(wěn)的電壓，在波形圖上呈現出比較平滑的波形。圖310（b）所示為全波整流時電容濾波前后的輸出波形。 （a） 電路圖 (b) 波形圖圖 310 電容濾波電路及工作波形圖 直流電源電路設計及工作原理該電源由變壓器T、整流二極管、穩(wěn)壓管、調整管、電容及電阻與組成。該電路的主要功能是產生兩種大小不同的直流電壓：E點輸出電壓=22V，供給驅動單元；F點輸出電壓=11V,作為與非門和555定時器IC的電源電壓。直流穩(wěn)壓電源電路的工作原理如下：、整流管、電容組成全波橋式整流電容濾波電路。220V的交流電壓經降壓變壓器降壓后，又經組成的整流橋，輸出脈動的電壓，再經的濾波，便在其兩端（即穩(wěn)壓電路的輸入端）獲得直流電壓。為了能在電網電壓波動或負載電流變化時，該電源所輸出的直流電壓基本穩(wěn)定，必須設有穩(wěn)壓電路。、電容和、電阻和構成了基本調整管串聯型穩(wěn)壓電路。其中和組成復合調整管，與，及電阻R15構成第一級穩(wěn)壓電路，在E點輸出22V直流電壓。它的特點是與穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值是“跟隨”的關系，所以只要穩(wěn)壓管電壓、保持穩(wěn)定，則當電網電壓和負載電流在一定范圍內變化時，UE也能基本穩(wěn)定。由于加了射極跟隨器，使穩(wěn)壓電路帶負載能力增強了。同理，又組成了第二級穩(wěn)壓電路，在F點輸出11v的直流電壓。電容和是為了改進穩(wěn)壓電路的暫態(tài)響應而設置的，即瞬時增減負載電流時不至于引起輸出電壓有較大的波動。本章小結本章主要對各單元電路模塊的設計、電路實現原理以及實現各部分電路所用的元器件進行介紹，在具體電路中，實現每個技術指標都會有不同的方案，但根據實際情況，則需選擇最適合的。實驗證明本設計中各單元電路設計方案正確可行，各項指標穩(wěn)定可靠。第4章 整機工作原理電冰箱保護器的整機電路原理圖詳見附錄3。、欠壓、斷電運行狀態(tài)分析電冰箱是一種間歇工作的家庭電器，在接通電源后，其壓縮電動機處于啟動、運行、終止的反復循環(huán)過程。根據我國家用電冰箱技術標準的規(guī)定，電冰箱的電源電壓應在175～235V范圍內才能保證電冰箱的正常啟動和運行。為什么要對電冰箱的電源條件做出規(guī)定呢？這是由于電冰箱的壓縮機作為電動制冷器具的核心部件,其工作的安全性不僅關系到用戶的財產安全,而且關系到用戶的人身安全，并且壓縮機都是在負載條件下啟動的。啟動時要求電動機啟動轉矩較大，啟動電流?？蛇_到額定工作電流的三至七倍。在供電緊張地區(qū)或用電高峰時間里，電網電壓會變得很低，但有時候，電網電壓又會變得很高。如果在電源電壓低于允許的下限值的情況下啟動，會因啟動轉矩不足，造成電動機啟動困難，勢必迫使電動機的啟動電流成倍增長，超過設計的允許的限度。電冰箱內設的熱保護裝置對這種瞬間大電流的反應較差，因而極易造成壓縮機繞組的燒毀。當電源電壓高于允許的上限值的情況下啟動時，電動機繞組因電流過載也同樣會出現發(fā)熱而破壞絕緣的現象，對壓縮機的壽命都是有害的，嚴重時也會燒毀電動機。過壓、欠壓保護器就是應運而生的一種輔助性電器。當電網出現欠壓或過壓時，應用敏感于電網電壓的基本特性，過壓欠壓保護器及時將電冰箱的電源切斷，以保護電冰箱免受非常規(guī)電壓的破壞。在電冰箱的壓縮機處于工作狀態(tài)時，不允許在電源突然中斷后的短時間內重新接通電源。因為壓縮機工作時，壓縮泵一側自蒸發(fā)器將低壓制冷劑蒸發(fā)抽出，經過壓縮成為高溫高壓蒸汽，自另一側送往冷凝器，實現向空間排熱。兩側壓力差最大時可達到十一個大氣壓，壓縮機中斷運行后，須經一定的時間才能恢復兩側的平衡，最好保持在五分鐘左右，確保了壓縮機在輕載狀態(tài)下起動；倘若壓縮機運行中出現斷電后又很快接通的情況，由于兩側存在很大的壓力差，電動機啟動時的負載很大，啟動電流較正常值成倍增加，從而帶來燒毀電動機的危險。電冰箱在出售時，生產廠家一般都不配備斷電保護器，市場上銷售的斷電保護器，一般也都不具備智能延遲作用。一般的斷電保護器，在電冰箱停電后復電，不管停電時間多久，它都要延遲3分鐘左右才能接通電源，顯得非常機械，人們希望在剛剛斷電的最近3分鐘之內能對電冰箱進行保護，不允許通電，而3分鐘之后，則要求一旦來電壓縮機能馬上通電起動運轉，以便在電冰箱室內的溫度下降的最短時間內恢復制冷，既能保證食物不至于變質，又可節(jié)約電能。 整機工作原理 電源剛接通的瞬間，電容上的電壓不能突變，因而,所以門輸出（也是基本RS觸發(fā)器的輸出端Q）“1”狀態(tài)，的輸出“0”狀態(tài)，三極管、截止，繼電器常閉觸點不打開，電冰箱得以供電可以啟動。 電源接通之后,正常的電網電壓經電阻、和分壓后,由兩端取出約40V的交流電壓,經半波整流再經、及濾波后成為直流取樣電壓,使圖中=(10～13) V, (與非門的轉折電壓，對于CMOS門，閾值電壓約等于直流電源電壓的一半，即), (與非門的轉折電壓)，故門輸出“1”電平，門輸出“0”電平，門、輸出（RS觸發(fā)器的D端）“1”電平；因為輸出“0”電平，這時555定時器2腳始終為低電平，其輸出端3腳輸出仍為“0”電平，電容兩端電壓仍為零，使門輸入（RS觸發(fā)器的D端）為“1”電平，所以RS觸發(fā)器端保持初始“0”狀態(tài)，繼電器K仍不吸合，其常閉觸點仍閉合，電冰箱得以繼續(xù)工作?！?50V時由于電網電壓升高，使直流取樣電壓也相應升高，因而使,故門輸出為“0”電平，門輸出為“1”電平，門、輸出“0”電平，基本RS觸發(fā)器D=0，而這時仍未充電，仍然保持“0”，所以觸發(fā)器的輸出翻轉成“1”狀態(tài)，使和飽和導通，繼電器K吸合，常閉觸點及斷開，電冰箱斷電而停止工作?！?70V時由于電網電壓降低，使直流取樣電壓相應降低，因而使（這時）,使門輸出“1”電平，門輸出為“0”電平，也同樣迫使觸發(fā)器翻轉為“0”電平，使門輸出為“1”電平，及飽和導通，繼電器K吸合，常閉觸點、斷開，電冰箱停止工作。由于,門的狀態(tài)翻轉，輸出為“1”電平，門由輸出“1”變?yōu)檩敵觥?”（這時有），通過給555定時器IC的2腳送入一個脈沖下降沿，則555定時器3腳變?yōu)椤?”電平（=1），門輸出為“1”電平（=1），使基本RS觸發(fā)器端輸出“1”電平，三極管、飽和導通，繼電器常閉觸點斷開，家用電器仍停止供電。555定時器3腳變?yōu)椤?”電平的同時放電管截止，直流電源經電阻對電容充電，（）上升。經5分鐘后，,555電路狀態(tài)翻轉，3腳恢復為“0”電平，經電容送至RS觸發(fā)器，使=0 ,這時因輸出“0”電平，輸出為“1”電平，即=1,迫使RS觸發(fā)器端翻為 “0”狀態(tài)，及截止，繼電器常閉觸點閉合，電冰箱恢復工作。這里555定時器3腳“1”電平的保持時間（放電管的截止時間）僅與電阻和電容的乘積成正比，而與直流電源電壓的大小無關。調整,可以延時5分鐘。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波型見圖37所示。其中Vi為2腳電壓，Vc為3腳電壓，Vo為7腳電壓的波形。由于電網電壓升高，使直流取樣電壓相應上升，因而使（這時）, 輸出為“1”電平，門輸出為“0”電平，也同樣迫使觸發(fā)器端翻轉為“1”電平，使及飽和導通，繼電器K吸合，常閉觸點、斷開，電冰箱停止工作。經過555定時器延時3～5分鐘后，RS觸發(fā)器狀態(tài)翻轉，及截止，繼電器常閉觸點閉合，電冰箱恢復工作。，門的輸出端狀態(tài)由“1”電平翻轉為“0”電平，輸出