Protel 99SE在过压欠压保护电路设计中的应用

　　电气设备的工作电压都有一个安全范围，电源电压波动超出这个范围会造成电气设备工作不稳定甚至损坏。为了使电气设备的工作免受电源电压波动的影响，利用EDA软件Protel 99 SE设计了过压、欠压保护电路，当电源电压在185～245 V范围时，它能够向负载正常供电，当电源电压超出这个范围时它能切断电源，待电源电压恢复正常并经一定时间延时后又能够自动接通，使电气设备得到保护。

　　1 电路设计

　　过压欠压保护电路如图1所示。变压器TF1将220 V市电变为12 V的交流电;二极管D1～D4、电容器C3，C4组成的整流滤波电路将交流电转换为直流电;由R1，R7，R2，R8组成的串联电路对电源电压进行取样;控制及开关电路由555定时器IC2、三极管Q2和双向可控硅T组成;LM7808为IC2提供稳定的8.2 V电源电压。

　　1.1 电路工作原理

　　当市电在185～245 V之间时，经过变压器TF1降压后的交流电压在10.1～13.4 V之间，与之对应的直流电压Ui为13.5～18 V。由R2，R8，R9，D6构成的低电压取样电路接到IC2的2脚，由R1，R7，R6，D5，Q1反相器构成的高电压取样电路也接到IC2的2脚，图1中A点电压小于0.6 V，Q1，D5截止，2脚电压大于Vcc/3，6脚的高电平使IC2处于复位状态，3脚输出低电平，三极管Q2、双向可控硅T导通，负载获得正常的市电。当市电低于185 V时，由R2、R8等构成的低电压取样电路使得IC2的2脚电压低于Vcc/3，IC2被触发处于置位状态，3脚输出高电平，三极管Q2、双向可控硅T截止，负载与交流电源断开，实现欠压保护。当市电高于245 V时，由R1，R7等构成的高电压取样电路使得电路A点电压大于0.6 V，三极管Q1及二极管D5导通，IC2的2脚电压低于Vcc/3，IC2被触发处于置位状态，3脚输出高电平，三极管Q2、双向可控硅T截止，负载与交流电源断开，实现过压保护。当市电高于245 V(或低于185 V)，IC2的2脚电压小于Vcc/3被触发，3脚输出高电平的同时，电容器C7通过电阻R4充电，约6 min之后才能使IC2的6脚电压大于2Vcc/3，在这之前，即使市电突然回到185～245 V，2脚电压大于Vcc/3，IC2也不会复位，电源仍处于断开状态，也就是说负载一旦断电，只能在6 min后才能向负载恢复正常供电，实现了对负载的延时通电保护。

　　1.2 过压、欠压保护电路设计

　　1.2.1 185 V市电欠压取样电路设计

　　市电为185 V的低电压时，图1所示电路中Ui=13.5 V，IC2的2脚电压应为2.73 V;分别取R2，R9，R5为20 kΩ，2.7 kΩ，150 kΩ，计算可得R8应为3.15 kΩ。

　　1.2.2 245 V市电过压取样电路设计

　　市电为245 V的高电压时，图1所示电路中Ui=18.0 V，A点电压应为0.7 V。取R1=15 kΩ，计算可得R7为0.6 kΩ。

　　1.2.3 延时电路设计

　　对延时电路的要求是，IC2时基电路由输出高电平转换到输出低电平，即负载由断电到正常得电至少要间隔6 min以上，因此电路参数必须满足

　　，现取T=6 min，C7=220 μF，计算可得R4=1.5 MΩ。

　　按以上计算设计可得图1所示电路。