一种新型自复式过电压、欠电压保护器的设计

张容

摘 要： 利用555集成块设计了一种新型自复式过电压、欠电压的低成本保护器。采用两个电压比较器构成双限电压比较器电路，具有判断电压准确误差小的特点，对于电压误差要求较高的仪器有很好的保护作用，同时还能根据负载的不同要求容易改变上限电压和下限电压。采用555触发器构成的延时电路，具有延时时间准确判断无误的特点，能根据负载的不同要求改变延时时间。采用控制继电器实现供电和断电的方法，很好地实现了保护器与负载的隔绝，使用更方便、安全。

关键词： 自复式电压保护器； 过电压保护； 欠电压保护； 555触发器

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0152?02

Design of a new self?reset overvoltage or undervoltage protector

ZHANG Rong

（Department of Physics and Electronic Technology， Chengdu Normal University， Chengdu 611130， China）

Abstract： A new resettable over?voltage， under?voltage and low?cost protector was designed with 555 integrated module. A dual threshold voltage comparator circuit is composed of two voltage comparator， which has the characteristics of accurate voltage judgement and small error. It has protection function for the instruments which requires higher voltage error requirement， and also is easy to change upper limit voltage and lower limit voltage according to the different loading requirements. The delay circuit with 555 flip?flops has the characteristics of accurate delay time， and can change the delay time depending on the load requirements. The power?off and power?on methods can be realized with control relay. The isolation protection between the protector and load was achieved.

Keywords： self?reset voltage protector； overvoltage protection； undervoltage protection； 555 ffip?flops

随着我国经济的发展，现在越来越多的自动化、数字化的高档家用电器被使用，这样对电网的供电质量也提出了要求，因此加载过电压、欠电压保护器是使用现代家电的必然选择。现在市场上的过电压、欠电压保护器主要三种。第一类是针对单一电器的电压保护器，选择范围小[1]；第二类是小型断路器附加过电压和欠电压脱扣器，需要人工操作；第三类是全自动电压保护器，当电压超过负载允许的极限时，自动断开电源，防止用电设备损坏，当电源电压恢复正常后，经过设定的延时后，自动接通电源[2]。现在国内已使用单片机器件来设计自复式过电压、欠电压保护器，结构相对比较复杂[3?5]。

在此利用LM339和555集成块设计了一种自复式过电压、欠电压保护器，具有结构简单、操作方便的特点，并且具有电源恢复正常时能够延时供电的功能，可以有效实现对用电器的保护。

1 自复式过欠压保护器工作原理

利用LM339和555集成块设计的自复式过欠压保护器，电路图如图1所示。市电220V经过D1～D4和C1整流、滤波后从三端稳压管7812的输入端输入，从输出端输出一个12 V的稳定电压。该电压通过电位器R3和R4分别在U1A的同相输入端和U2A的反相输入端输入参考电压V1和V2，其参考电压值可以通过调节R3和R4来改变。整流和滤波后的电压通过R1和R2在U1A的反相输入端和U1B的同相输入端有共同的输入电压Vi，Vi随市电的变化而改变。当输入电压Vi在正常范围内时，调整R3和R4满足V2

当555集成块3脚初始值为高电平时，U1C的反相输入端输入高电平，由于U1C构成的是一个反向器，所以U1C输出低电平，使Q截止，D5不发光，D7发光，继电器断开不供电。555集成块7脚截止，开始对电容C3充电，此时6脚电平也逐渐升高，当6脚电平升高到2[Ec3]时，触发3脚输出低电平，则U1C输出为高电平，三极管Q导通，D5发光，继电器吸合，对用电器供电。555集成块7脚也同步导通，电容C3放电，使555集成块6脚的电平处于低电平，确保555集成块3脚输出继续保持低电平。Q继续保持导通状态，D5发光，继电器吸合，对用电器供电。当555集成块3脚初始为低电平时，集成块7脚也处于导通状态，通过U1C构成的反相器使继电器吸合，Q2导通，D5点亮。当市电电压升高并超过设置的上限保护电压，Vi也随之升高，即Vi>V1， U1A输出低电平，555集成块2脚输入低电平，触发555集成块3脚输出高电平，此时二极管D7导通发光，U1C输出低电平，三极管Q截止，D5不发光，继电器断开，不对用电器供电。555集成块7脚截止，当市电恢复正常时，即Vi

2 自复式过欠压保护器实物和实测数据

设计的的自复式过电压、欠电压保护器实物如图2所示。

图2 自复式过电压、欠电压保护器

经过测试，具体实测数据如表1所示。

表1 具体实测数据

对于输入电压Vi<180 V和Vi>230 V都能有效地保护，当线路断电后瞬时来电使输入电压恢复正常范围时，有相对的延迟保护时间，其延时时间大小和用电器种类及功率有一定关系。

3 结 语

此保护电路属于电压取样检测式保护电路，优点在于可根据用电器的需要来设置延迟保护时间，操作比较方便，能够确保用电设备不因电网质量不良而损坏，具有很好的实用性。

参考文献

[1] 郑晓彤.通用型变频器的常见保护功能探讨[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2010，27（3）：96?98.

[2] 王加法，郑嘉利.自复式过欠压保护器的设计[J].电工电气，2009 （12）：13?15.

[3] 钱金川，朱守敏.一种过电压欠电压及延时保护电路的设计[J].电器制造，2007（11）：52?54.

[4] 张玉良.自复式全自动过电压、欠电压保护器[J].电力建设，2004，25（11）：46?48.

[5] 张玉良，姜天军.自复式过电压、欠电压保护器硬件、软件及应用[J].伊犁师范学院学报，2006（9）：48?51.

[6] 肖远新.智能化多功能安全用电保护器的设计[J].现代电子技术，2012，35（13）：180?182.

摘 要： 利用555集成块设计了一种新型自复式过电压、欠电压的低成本保护器。采用两个电压比较器构成双限电压比较器电路，具有判断电压准确误差小的特点，对于电压误差要求较高的仪器有很好的保护作用，同时还能根据负载的不同要求容易改变上限电压和下限电压。采用555触发器构成的延时电路，具有延时时间准确判断无误的特点，能根据负载的不同要求改变延时时间。采用控制继电器实现供电和断电的方法，很好地实现了保护器与负载的隔绝，使用更方便、安全。

关键词： 自复式电压保护器； 过电压保护； 欠电压保护； 555触发器

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0152?02

Design of a new self?reset overvoltage or undervoltage protector

ZHANG Rong

（Department of Physics and Electronic Technology， Chengdu Normal University， Chengdu 611130， China）

Abstract： A new resettable over?voltage， under?voltage and low?cost protector was designed with 555 integrated module. A dual threshold voltage comparator circuit is composed of two voltage comparator， which has the characteristics of accurate voltage judgement and small error. It has protection function for the instruments which requires higher voltage error requirement， and also is easy to change upper limit voltage and lower limit voltage according to the different loading requirements. The delay circuit with 555 flip?flops has the characteristics of accurate delay time， and can change the delay time depending on the load requirements. The power?off and power?on methods can be realized with control relay. The isolation protection between the protector and load was achieved.

Keywords： self?reset voltage protector； overvoltage protection； undervoltage protection； 555 ffip?flops

随着我国经济的发展，现在越来越多的自动化、数字化的高档家用电器被使用，这样对电网的供电质量也提出了要求，因此加载过电压、欠电压保护器是使用现代家电的必然选择。现在市场上的过电压、欠电压保护器主要三种。第一类是针对单一电器的电压保护器，选择范围小[1]；第二类是小型断路器附加过电压和欠电压脱扣器，需要人工操作；第三类是全自动电压保护器，当电压超过负载允许的极限时，自动断开电源，防止用电设备损坏，当电源电压恢复正常后，经过设定的延时后，自动接通电源[2]。现在国内已使用单片机器件来设计自复式过电压、欠电压保护器，结构相对比较复杂[3?5]。

在此利用LM339和555集成块设计了一种自复式过电压、欠电压保护器，具有结构简单、操作方便的特点，并且具有电源恢复正常时能够延时供电的功能，可以有效实现对用电器的保护。

1 自复式过欠压保护器工作原理

利用LM339和555集成块设计的自复式过欠压保护器，电路图如图1所示。市电220V经过D1～D4和C1整流、滤波后从三端稳压管7812的输入端输入，从输出端输出一个12 V的稳定电压。该电压通过电位器R3和R4分别在U1A的同相输入端和U2A的反相输入端输入参考电压V1和V2，其参考电压值可以通过调节R3和R4来改变。整流和滤波后的电压通过R1和R2在U1A的反相输入端和U1B的同相输入端有共同的输入电压Vi，Vi随市电的变化而改变。当输入电压Vi在正常范围内时，调整R3和R4满足V2

当555集成块3脚初始值为高电平时，U1C的反相输入端输入高电平，由于U1C构成的是一个反向器，所以U1C输出低电平，使Q截止，D5不发光，D7发光，继电器断开不供电。555集成块7脚截止，开始对电容C3充电，此时6脚电平也逐渐升高，当6脚电平升高到2[Ec3]时，触发3脚输出低电平，则U1C输出为高电平，三极管Q导通，D5发光，继电器吸合，对用电器供电。555集成块7脚也同步导通，电容C3放电，使555集成块6脚的电平处于低电平，确保555集成块3脚输出继续保持低电平。Q继续保持导通状态，D5发光，继电器吸合，对用电器供电。当555集成块3脚初始为低电平时，集成块7脚也处于导通状态，通过U1C构成的反相器使继电器吸合，Q2导通，D5点亮。当市电电压升高并超过设置的上限保护电压，Vi也随之升高，即Vi>V1， U1A输出低电平，555集成块2脚输入低电平，触发555集成块3脚输出高电平，此时二极管D7导通发光，U1C输出低电平，三极管Q截止，D5不发光，继电器断开，不对用电器供电。555集成块7脚截止，当市电恢复正常时，即Vi

2 自复式过欠压保护器实物和实测数据

设计的的自复式过电压、欠电压保护器实物如图2所示。

图2 自复式过电压、欠电压保护器

经过测试，具体实测数据如表1所示。

表1 具体实测数据

对于输入电压Vi<180 V和Vi>230 V都能有效地保护，当线路断电后瞬时来电使输入电压恢复正常范围时，有相对的延迟保护时间，其延时时间大小和用电器种类及功率有一定关系。

3 结 语

此保护电路属于电压取样检测式保护电路，优点在于可根据用电器的需要来设置延迟保护时间，操作比较方便，能够确保用电设备不因电网质量不良而损坏，具有很好的实用性。

参考文献

[1] 郑晓彤.通用型变频器的常见保护功能探讨[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2010，27（3）：96?98.

[2] 王加法，郑嘉利.自复式过欠压保护器的设计[J].电工电气，2009 （12）：13?15.

[3] 钱金川，朱守敏.一种过电压欠电压及延时保护电路的设计[J].电器制造，2007（11）：52?54.

[4] 张玉良.自复式全自动过电压、欠电压保护器[J].电力建设，2004，25（11）：46?48.

[5] 张玉良，姜天军.自复式过电压、欠电压保护器硬件、软件及应用[J].伊犁师范学院学报，2006（9）：48?51.

[6] 肖远新.智能化多功能安全用电保护器的设计[J].现代电子技术，2012，35（13）：180?182.

摘 要： 利用555集成块设计了一种新型自复式过电压、欠电压的低成本保护器。采用两个电压比较器构成双限电压比较器电路，具有判断电压准确误差小的特点，对于电压误差要求较高的仪器有很好的保护作用，同时还能根据负载的不同要求容易改变上限电压和下限电压。采用555触发器构成的延时电路，具有延时时间准确判断无误的特点，能根据负载的不同要求改变延时时间。采用控制继电器实现供电和断电的方法，很好地实现了保护器与负载的隔绝，使用更方便、安全。

关键词： 自复式电压保护器； 过电压保护； 欠电压保护； 555触发器

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0152?02

Design of a new self?reset overvoltage or undervoltage protector

ZHANG Rong

（Department of Physics and Electronic Technology， Chengdu Normal University， Chengdu 611130， China）

Abstract： A new resettable over?voltage， under?voltage and low?cost protector was designed with 555 integrated module. A dual threshold voltage comparator circuit is composed of two voltage comparator， which has the characteristics of accurate voltage judgement and small error. It has protection function for the instruments which requires higher voltage error requirement， and also is easy to change upper limit voltage and lower limit voltage according to the different loading requirements. The delay circuit with 555 flip?flops has the characteristics of accurate delay time， and can change the delay time depending on the load requirements. The power?off and power?on methods can be realized with control relay. The isolation protection between the protector and load was achieved.

Keywords： self?reset voltage protector； overvoltage protection； undervoltage protection； 555 ffip?flops

随着我国经济的发展，现在越来越多的自动化、数字化的高档家用电器被使用，这样对电网的供电质量也提出了要求，因此加载过电压、欠电压保护器是使用现代家电的必然选择。现在市场上的过电压、欠电压保护器主要三种。第一类是针对单一电器的电压保护器，选择范围小[1]；第二类是小型断路器附加过电压和欠电压脱扣器，需要人工操作；第三类是全自动电压保护器，当电压超过负载允许的极限时，自动断开电源，防止用电设备损坏，当电源电压恢复正常后，经过设定的延时后，自动接通电源[2]。现在国内已使用单片机器件来设计自复式过电压、欠电压保护器，结构相对比较复杂[3?5]。

在此利用LM339和555集成块设计了一种自复式过电压、欠电压保护器，具有结构简单、操作方便的特点，并且具有电源恢复正常时能够延时供电的功能，可以有效实现对用电器的保护。

1 自复式过欠压保护器工作原理

利用LM339和555集成块设计的自复式过欠压保护器，电路图如图1所示。市电220V经过D1～D4和C1整流、滤波后从三端稳压管7812的输入端输入，从输出端输出一个12 V的稳定电压。该电压通过电位器R3和R4分别在U1A的同相输入端和U2A的反相输入端输入参考电压V1和V2，其参考电压值可以通过调节R3和R4来改变。整流和滤波后的电压通过R1和R2在U1A的反相输入端和U1B的同相输入端有共同的输入电压Vi，Vi随市电的变化而改变。当输入电压Vi在正常范围内时，调整R3和R4满足V2

当555集成块3脚初始值为高电平时，U1C的反相输入端输入高电平，由于U1C构成的是一个反向器，所以U1C输出低电平，使Q截止，D5不发光，D7发光，继电器断开不供电。555集成块7脚截止，开始对电容C3充电，此时6脚电平也逐渐升高，当6脚电平升高到2[Ec3]时，触发3脚输出低电平，则U1C输出为高电平，三极管Q导通，D5发光，继电器吸合，对用电器供电。555集成块7脚也同步导通，电容C3放电，使555集成块6脚的电平处于低电平，确保555集成块3脚输出继续保持低电平。Q继续保持导通状态，D5发光，继电器吸合，对用电器供电。当555集成块3脚初始为低电平时，集成块7脚也处于导通状态，通过U1C构成的反相器使继电器吸合，Q2导通，D5点亮。当市电电压升高并超过设置的上限保护电压，Vi也随之升高，即Vi>V1， U1A输出低电平，555集成块2脚输入低电平，触发555集成块3脚输出高电平，此时二极管D7导通发光，U1C输出低电平，三极管Q截止，D5不发光，继电器断开，不对用电器供电。555集成块7脚截止，当市电恢复正常时，即Vi

2 自复式过欠压保护器实物和实测数据

设计的的自复式过电压、欠电压保护器实物如图2所示。

图2 自复式过电压、欠电压保护器

经过测试，具体实测数据如表1所示。

表1 具体实测数据

对于输入电压Vi<180 V和Vi>230 V都能有效地保护，当线路断电后瞬时来电使输入电压恢复正常范围时，有相对的延迟保护时间，其延时时间大小和用电器种类及功率有一定关系。

3 结 语

此保护电路属于电压取样检测式保护电路，优点在于可根据用电器的需要来设置延迟保护时间，操作比较方便，能够确保用电设备不因电网质量不良而损坏，具有很好的实用性。

参考文献

[1] 郑晓彤.通用型变频器的常见保护功能探讨[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2010，27（3）：96?98.

[2] 王加法，郑嘉利.自复式过欠压保护器的设计[J].电工电气，2009 （12）：13?15.

[3] 钱金川，朱守敏.一种过电压欠电压及延时保护电路的设计[J].电器制造，2007（11）：52?54.

[4] 张玉良.自复式全自动过电压、欠电压保护器[J].电力建设，2004，25（11）：46?48.

[5] 张玉良，姜天军.自复式过电压、欠电压保护器硬件、软件及应用[J].伊犁师范学院学报，2006（9）：48?51.

[6] 肖远新.智能化多功能安全用电保护器的设计[J].现代电子技术，2012，35（13）：180?182.