时控电路原理框图.

采用时控开关实现电源阶梯式升降的控制电路设计

王永星

指导老师：邱国平

摘要

通常负载在接通或断开电源的时候，会有个电流突变的过程，本电路通过建立时钟控制电路，改变双向可控硅的导通角，从而使负载电流呈阶梯式上升或下降，有效控制了电流突变现象，保护了负载。

关键字：电流突变，阶梯式，控制电路，双向可控硅

Abstract

Usually load at the time of connect or breaking to open the power supply , there will be a process of electric current mutation , this electric circuit passes to build up the clock controt electric circuit , the chang the crystal switch to lead a Cape , thus make load the electric current to present the stairs type rising to desceng perhaps , effectively controled the electric current mutation phenomenon , protected the load

keywards：current break、ladder ceremony、control circuit 、crystal switch

前言

跨入新世纪，控制电路技术正在迅速发展，新的产品层出不穷，应用领域不断扩大。自动控制系统在各行各业发挥不可替代的作用。控制电路技术在科研项目，工矿产业，以至日常生活都有着重要的作用。

现在生活和工业生产中，用电器的安全使用与保护一直是值得关注的问题。在电源接通和断开的瞬间，电流会产生很大的变化，这将导致用电器件的损坏。例如白炽灯泡在开灯的瞬间变的很亮，然后烧毁灯丝，电动机由于接通电源时瞬时电流过大而烧毁内部电路等等。日常生活和工业生产中此类事故屡见不鲜。

本实验设计通过建立时钟控制电路，有效地控制了接通和断开时的电流控制，实现了电流阶梯式升降，成功的保护了负载。以白炽灯为例，此开关的过程不仅能安全的保护好灯具，其灯光新颖独特的节奏变化亦会使个人有另一番感受。

第一章时控电路原理框图

第1.1节控制电路的作用

通常负载在接通或断开电源电压的时候，是一个突变过程。对于一些用电器来说电流的变化量太大或太快，容易造成不利影响，如轻则烧毁保险丝，重则使白炽灯等瞬间损坏的现象也常见。本设计的目的是使电源在开启与关闭时以阶梯式上升或阶梯式下降的方式进行，从而对用电设备起到有效的保护作用。

第1.2节控制作用原理

本控制电路主要是由无稳态时钟脉冲发生器产生脉冲信号，激发计数器依次输出高电平信号。高平信号经过限流电阻阵列接入触发电路，由触发电路触发可控硅，以改变双向可控硅的导向角，从而实现电流的阶梯式升降。电路如图：图1.1

图1.1控制电路框图

第1.3节．时钟发生器部分

本电路中用一只555时基电路来构成无稳态时钟脉冲发生器，作为计数器的信号源。555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。该电路使用灵活，方便，只需要少量阻容组件就可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。因此555定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。

555定时器的内部电路由分压器（由三个等值电阻构成）、比较器C1和C2、简单R-S锁存器、放电开关管T以及缓冲器G4组成，其内部结构如图1.2所示。

图1.2 555定时器内部结构图

3个5K的电阻串联成分压器，为比较器C1、C2提供参考电压。当控制电压5悬空时（可对地接上0.01uF左右的滤波电容），比较器C1和C2的基准电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。V R1是比较器C1的信号输入端，称为阈值输入端。V R2是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端。如果控制端5外接电压Vco，则比较器C1、C2的基准电压就变为Vco和1/2Vco。比较器C1和C2的输出控制SR锁存器和放电三极管T的状态。放电三极管T为外接电路提供放电通路，在使用定时器时，该三极管的集电极（7脚）一般都要外接上拉电阻。Rd为直接

复位输入端，当Rd为低电平时，不管其它输入端的状态如何，输出端V o即为低电平。

当Vi1>2/3Vcc,Vi2>1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，简单SR锁存器Q端置0，放电三极管T导通，输出V o为低电平。

当Vi1<2/3Vcc,Vi2<1/3Vcc时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，简单SR锁存器Q端置1，放电三极管T截止，输出V o为高电平。

当Vi1<2/3Vcc,Vi2>1/3Vcc时，简单SR锁存器R=1,S=1,锁存器状态不变，电路保持原状态不变。

在本电路中，我们用555定时器（如图1.3.1）构成多谐振荡器（多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器，触发器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器产生的）来作为时钟脉冲信号源，连接方式如图1.3.2所示，定时电阻为R1和R2，其中R2为滑动变阻器，其阻值范围在0K~100K之间，通过调节R2可以控制信号的震荡周期。C为定时电容器，当接通电源+5V时，电容C开始充电，当C上电压达到Vcc的三分之二时，内部触发器被复位，输出翻转为低电平，DIS端内部导通，使C放电。当C上电压降到Vcc的三分之一时，内部触发器被置位，输出又翻转成高电平，DIS内部截止，一个周期结束，新的周期又开始。

图1.3.2