220V交流过压报警电路仿真设计.docx

电子技术课程设计报告 题 目： 220V交流过压报警电路仿真设计 学生姓名： 学生学号： 年 级： 专 业： 班 级： 指导教师： 机械与电气工程学院制 2016年9月  PAGE \* MERGEFORMAT 22 220V交流过压报警电路仿真设计 学生： 指导教师： 机械与电气工程学院 自动化专业 1设计的任务与要求 1.1设计的任务 采用Multisium仿真技术对220V交流过压报警电路进行仿真设计。 1.2课程设计的要求 1.定电压范围在220V-240V范围内时，电路处于正常工作状态，发光二极管不亮，蜂鸣器不响，当原边电压高于此范围时，发光二极管亮，蜂鸣器响。 测试出各个模块的波形。 2.选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。画出电路图，说明工作原理，写出电路参数及必要地计算过程。 3.Multisim软件设计电路并仿真，画出一套完整的设计电路图。 2 220V交流过压报警电路仿真设计思路 2.1 设计的原理 变压器空载时，一次端，二次端电压与一次端，二次端绕组匝数成正比，即U1/U2=N1/N2，220/12=N1/N2=18.33。但初级与次级频率保持一致，从而实现电压的变化。再经过桥式整流电路，将交流电压转化为稳定的直流电压。在经过整流和滤波之后输出稳定直流电压，之后便是电压比较器，在整流滤波后接了两个电阻用来分压，其中一个时滑动变阻器用来调节输入到电压比较器的电压大小。电压比较器当正极输入电压大于负极基准电压时，电压比较器输出高电平。当正极输入电压小于负极基准电压时，电压比较器输出低电平。 当反向输入端电位为固定值，正向输入端为比较端；正向输入端为固定值时，反向输入端就是比较端了。比较器的输出电平，符合上述规律。调节滑动变阻器控制输入电压，当正极输入电压大于电压比较器的基准电压时输出高电平，此时LED亮且蜂鸣器发出声音。当正极输入电压小于电压比较器的基准电压时输出低电平，此时LED以及蜂鸣器都不工作。  2.2 设计的方案 图1 电路整体框架 3 220V交流过压报警电路仿真设计方案实施 3.1 单元模块功能 变压器 当变压器一次侧施加交流电压U1，流过一次绕组的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，根据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高，绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，即U1/U2=N1/N2，220/12=N1/N2=18.33。但初级与次级频率保持一致，从而实现电压的变化。 图2 变压器原理图 2.桥式整流电路 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成桥式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。桥式整流电路的工作原理如下：E2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成E2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz，上形成上正下负的半波整洗电压，E2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成E2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。 图3 桥式整流电路正半周工作原理 图4 桥式整流电路负半周工作原理 如此重复下去，便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半。 桥式整流电路工作原理：当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D1、负载电阻RL、D3构成一个回路。如图中虚线所示，输出电压V0=VI-VD1-VD3。输入电压处于交流电压负半周时，二极D2、负载 电阻RL、D4构成一个回路，输出电压V0=VI-VD2-VD4。图中滤波电容的工作状态。 图5桥式整流电路图及输出特性曲线 由上述分析可知，二极管桥式整流电路输出的也是一个方向不变的脉动