简单的电源交流家庭保护器电路

这个简单的电源 220 V、110 V 交流电压家庭保护器电路将保护您家中的所有电源操作设备免受高低电压情况以及突然电压浪涌的影响。

该电路可用于 220 V 交流输入和 110 V 交流输入。

针对高低电源电压的保护。

防止突然的电压开关打开浪涌，每当交流电源在短暂的电压故障后恢复时。

电路描述

参考下图，可以借助以下几点来理解所提出的交流电源家庭保护电路的工作原理：

零件清单

所有电阻器均为 1/4 瓦 CFR 5%

R1、R2、R4、R5 = 10k

R3 = 4.7k

R6 = 22k

P1、P2 = 10k 预设。

电容器

C1、C2 = 1000uF/25V 电解电容器

半导体

二极管 D1， D2， D3， D4， D7 = 1N4007

二极管 D5， D6， D8 = 1N4148

齐纳二极管 Z1， Z2 = 4.7V， 400mW

晶体管 T1， T2 = BC547

IC 运算放大器 A1、A2 = 1/2 IC LM324 或 LM358（引脚排列将相应更改）

变压器 TR1 = 0-12V，500mA

继电器 = 12V SPDT 30 安培

两个运算放大器比较器构成电路的核心，配置为窗口比较器，用于检测过压和欠压阈值。

窗口比较器

窗口比较器电路通常使用两个运算放大器构建。一个运算放大器配置为检测电压上限阈值，另一个运算放大器配置为检测电压下限阈值。

每当超过电压上限或下限阈值时，相关运算放大器输出就会变为高电平。

另一方面，只要电压电平保持在安全限值内，两个运算放大器输出都保持逻辑低电平或关断。

在我们的家庭保护电路中，上部运算放大器 A1 配置为检测低电压阈值，而下部运算放大器则用于检测高压阈值。

对于运算放大器 A1，其同相引脚使用齐纳二极管箝位至固定电压基准，而反相输入则配置有预设，以检测较低的电压阈值。

只要 A1 反相输入端的变压器直流电（与市电交流电平成正比）保持在同相引脚的基准电压以上，A1 的输出就保持在 0V。

但是，当反相引脚的输入电压低于同相输入端的基准电压时，会导致A1的输出变为高电平。

相同但功能相反，运算放大器 A2 利用齐纳二极管在其反相输入引脚上建立恒定电压基准，而同相输入则配置有预设以检测高压阈值。

只要同相输入端的变压器直流电平（与市电交流电平成正比）保持在反相输入引脚处的基准电压以下，A2 的输出就保持在 0V。

但是，如果同相输入端的电压高于反相输入端的基准电压，则会提示A2的输出变为高电平。

因此，两个运算放大器确保只要输入电压电平保持在预设的“窗口”电平内，两个运算放大器的输出就保持在0V或逻辑低电平。

比较器“窗口”内的这些电压水平表示我们的家用电器可以正常工作而不会发生任何危险的安全极限。

可以使用 P1 和 P2 预设适当调整和设置此安全限值，或者相反，可以适当调整和设置不安全截止限值上限和下限。

晶体管/继电器切换

现在，当电源交流电压在安全范围内时，运算放大器的输出保持在 0V，这使晶体管 T1 保持关闭状态。

当 T1 保持关闭状态时，T2 保持打开状态，导致继电器也处于打开位置。

在此位置，继电器触点位于常开/O 位置，允许电器的家用交流电源接通并工作。

但是，当输入电源交流电压趋于高于或低于设定阈值时，相关运算放大器的输出将变为高电平。无论哪种情况，T1 都会打开。

一旦 T1 接通，T2 基座就会被 T1 接地。

这会导致 T2 关闭。当 T2 关闭时，它也会关闭继电器，使其触点移动到其 N/C 位置。

当继电器触点移位至常闭时，家用电器的电源被切断，从而保护它们免受危险的电压情况的影响。

Switch ON 浪涌保护

上述功能负责高低压校正和切断，但是在停电和恢复期间突然出现电压浪涌怎么办？

开关导通电压浪涌由使用 D8、C2、R6 构建的小延迟导通定时器配置处理。

每当输入交流电源发生故障或中断时，C2 就会通过 R6 完全放电。

现在，当交流电源电压返回时，T2 和继电器被禁止立即接通。

在此期间，C2 缓慢充电并将 T2 的基极电压保持在 0.6V 以下，使其关闭，因此继电器和家用电器也保持关闭状态。

由于 C2 通过 R5 缓慢充电，经过一段时间的延迟后，C2 两端的电压达到 0.6V 以上，这足以非常轻柔地打开 T2、继电器和电器。

在电源恢复后，这种轻微的延迟开关打开可以完全保护家用电器免受可能的危险开关打开电压浪涌的影响。

计算跳闸点

为了正确设置预设，我们首先需要确认直流电压的电平对应于 220V 120V 交流侧的高电平和低电平。

这实际上可以使用变量快速实现，但是由于大多数用户可能无法访问变量，因此我们可以通过一些计算和实际测试来尝试替代方法。

最初，保持整个控制电路与桥式整流器分离。

假设您的输入交流电源正常，请从初级侧打开变压器的 220V 或 120V，并测量 C1 或桥式整流器 +/- 端的相应直流输出。

假设您得到相应的 16V 直流输出。因此，这将是相当于正常 220V 交流输入的直流电。

我们将高压直流跳闸点表示为 HV，将低压直流跳闸点表示为 LV。

从上面的描述中我们知道 220V AC 对应于 16V DC。假设电路跳闸的高压输入为 280V。

因此，可以使用以下交叉乘法计算此 280V 交流高压的直流当量。

220/280 = 16/高压

高压 = 20V

该 20V DC 成为 280V AC 侧高压输入的高压截止等效值。

现在，让我们假设低交流电压截止点为 190V。

同样，如上所述，我们可以使用以下交叉乘法计算直流低电压当量：

220/190 = 16/LV = 13.81V

低压 = 14V

这个 14V 成为 190V 交流侧低电压的直流低电压等效值。

现在，由于我们手头有高压和低压直流跳闸点，我们现在可以通过以下步骤快速设置预设 P1、P2。

如何设置

设置电路时，请参考以下修改后的图表。我通过一些修改改进了电路设计，如下所示：

我添加了 LED1、LED2、LED3 来指示电路的各种工作水平。

LED1（红色）表示低音量tage 情况。LED2（红色）表示高电压情况，LED3（绿色）表示正常电压情况。

我已将 R3 （4.7k） 的位置更改为 T1 的底部，以改善 T1 传导。

我在 T2 的发射极添加了 D9、D10 二极管（均为 1N4148），以改进电路的延迟开启开关功能。

采用最大范围为 24V DC 的可变直流电源。

断开变压器级与电路的连接，并将可变电源连接到运算放大器电路。

保持 R5 端与正电源断开。

在电路中，P1确定高压截止点，P2预设确定低压截止点。

最初，将预设的 P1 雨刮器臂完全朝向地面。将 P2 预设的雨刮器臂完全朝向正电源侧。

将电源调整到 16V 左右并打开，您可能会注意到以下情况。

您会发现 LED1、LED2、LED3 都关闭了。

现在，将可变电源输出调整为 20V，并仔细调整 P1 预设，直到 LED2 刚好亮起。要确认结果，请尝试将 20V 降低到 19V，您应该会发现
LED2 关闭，这将确认您的高压截止点是固定的。

现在，将可变电源电压降低到 14V，并仔细调整 P2 预设，直到 LED1 亮起。要确认结果，请尝试将 14V 增加到 15V，您应该会发现 LED1
立即关闭。这将确认您的低电压截止是固定的。

上述步骤完成了您的高音量tage 和低音tage 预设的设置。

关闭可变电源并继续执行以下步骤。

设置 Switch ON 延迟功能

现在，让我们看看如何设置延迟导通浪涌保护。

回想一下，我们已经断开了 R5 上端与正电源的连接，用正电源恢复此连接。

保持 R4 端与 LED 接线断开。

现在，将可变电源调整到 16V 并将其打开。

您会发现绿色 LED 很快亮起，但继电器不应立即亮起。几秒钟后，继电器也应该打开。

如果您能够目睹上述操作，将证明您的延迟导通电涌保护器按预期完美工作。

要进一步确认，您可以关闭电源，等待几秒钟，然后再次打开。您应该能够注意到继电器的相同延迟 ON 功能正在发生。

这确认了家庭保护器电路的延迟开启功能，并且此设置已完成。

接下来，将 R4 端与 LED1/LED2 结连接起来，然后打开电源（使用 16V DC 输出进行调整）。

您应该发现 LED1、LED2 关闭，LED3 立即打开，继电器在几秒钟后打开。

目前为止，一切都好。

现在，尝试将电源电压增加到 20V，这应该会立即打开 LED2，并关闭 LED3 和继电器（在 N/C 位置）。

接下来，开始降低电压，当您低于 19V 时，LED2 必须立即关闭，打开 LED3 和继电器（在 N/O位置）。根据之前的设置，继电器应延迟打开。

当您降低电压时，请继续工作，直到达到 14V 左右。此时，LED1 应立即打开，关闭 LED3 和继电器（返回 N/C 点）。

向上/向下重复该过程，直到完全确认相关结果，如上述设置程序中所述。

一旦您确信，请拆下可变电源并使用电路配置变压器直流电源并将其打开。

假设输入交流电在此期间正常，则红色 LED 应保持关闭状态，绿色 LED 必须亮起。继电器应在一段时间后打开。

就是这样，家庭保护器电路的设置程序已经完成，并已准备好与您的交流电源进行最终集成，以实现预期的高/低交流电压截止和开关开启浪涌保护。