小功率限电器电路

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1、中北大学课程设计说明书   学生姓名:张维海 学号： 0706024149学院:电子与计算机科学技术学院 专业:微电子 题目:小功率限电器电路 指导教师：李圣昆职称:讲师  2010年1月17日小功率限电器电路目录1、课程设计目的…………………………………………………….22、课程设计内容和要求……………………………………………..22.1、设计内容…………………………………………………………..22.2、设计要求…………………………………………………………..23、 设计方案…………………………………

2、……………………....23.1、设计思路…………………………………………………………..23.2、硬件电路原理图………………………………………………..33.3、工作原理及硬件选择……………………………………………....43.3.1电路工作原理…………………………………………………..43.3.2元器件的选择…………………………………….…………….53.3.3器件的封装…………………………………………….……...73.4、PCB版图设计……………………………………………….….…..74、课程设

3、计总结……………………………………………………..95、参考文献………………………………………………………….1011、课程设计目的（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；（2）学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；（3）了解小功率限电器的基本原理及相关模块逻辑功能和使用方法；（4）学习掌握硬件电路设计的全过程。2、课程设计内容和要求：2.1、设计内容（1）学习掌握小功率限电器电路工作流程（2）学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；2.2、设计要求（1）要求用电功率超

4、出设定值时，该装置能自动切断电路，停止供电；只有当小于设定值时，才允许电路接通；（2）整理设计内容，编写设计说明书。（3）理解设计流程和工作原理；（4）课程设计说明书；（5）电路原理图及PCB图。3、 设计方案3.1、设计思路本装置能够制定限制学生宿舍的用电功率，其定量供电功率在100W--300W范围内连续可调，它是计划供电，游侠装置，可从根本上杜绝窃电违章使用电炉等行为。当用户负荷超过规定值时，本装置可自动切断用户电源，同时发出警告声；以后每隔1min对用户负荷情况检测一次，直到用电负荷降低到限定后

5、，才停止警告，并自动恢复正常供电。23.2、硬件电路原理图图1电路原理图图2负荷检测电路图3单稳态延时电路3图4开关电路图5压降整流滤波电路3.3、工作原理及硬件选择3.3.1电路工作原理限电器电路如上图。T为一个电抗变换器，它与晶体管VD1，电阻器R1，电容C1和电位器RP等组成了用户负荷检测电路，调节RP阻值可改变输出检测信号的幅值，从而使用电限额在一定范围内连续可调。此外，R1和C1还具有延时作用，能够避免负载较大起动电流对电路产生的误动作。晶体三极管VT,稳压二极管VD3和电阻器R2等组成了电子

6、开关。“555”时基集成电路U1和电阻器电容器C4等组成了单稳态延时电路，调节R3或C4数值可改变延时时间。电磁继电4器K1为执行电路，其开关可直接控制用户电源和交流讯响器HA的电源通断。电容C6，D5集成芯片,稳压二极管VD4，电容器C5等组成了压降整流滤波电路，向单稳态及执行电路提供所需的直流电源。平时，用户用电量未超过限定值时，电抗变换器T的初级绕组流过的电流较小，它的次级感应到的信号电压亦较弱，经晶体二极管VT1整流，电容器C1滤波和电位器RP分压后，不足以击穿稳压二极管VD3，故晶体三极管VT

7、1截止，由时基集成电路U1等元器件构成的单稳态电路处于稳定状态，电磁继电器K1出于释放状态，交流讯响器HA无电不发声，用户供电正常。当用户用电量增加并超过限定值时，电抗变换器T的次级感应电压增大，电位器RP输出分压值亦增大，稳压二极管VD2被击穿，晶体三极管VT1获得偏流而饱和导通，时基集成电路U1的第2脚由高电平转为低电平，单稳态电路翻转进入暂稳态，U1的第3管脚输出高电平，电磁继电器K1得以吸合，其开关迅速切断用户电源，并使交流讯响器HA得以发出警告。这是，延时电路中的电容器C4通过电阻器R3开始充

8、电，并使交流讯响器阈值输入端（第6脚）点位不断上升，并最终使但稳态电路翻转复位，U1的第3脚又恢复为低电平，K1断开释放，其开关重新接通用户电源，断开HA电源。如果此时用电负荷仍未减小，电路则重复上述过程，直至用户用电量减小到限定值以下，电路才恢复正常供电。3.3.2元器件的选择图6C电容，D二极管U1NE555时基集成电路5图7R电阻，RP电位器，AH蜂鸣器，K1继电器图8整流芯片U1选用NE555型时基集成电路，其引脚如图2所示。VT用