/電源愛惜電路系統的設計和制作為了便利在試驗室做各種電路試驗，試驗室電源系統應具有如下的功能：輸出+12V，-12V，+5V固定電壓的直流穩壓電壓源；輸出輸出電壓從1.25V到12V可調的直流穩壓電壓源；輸出電流從2mA到40mA可調的直流電流源；輸出電壓約為+16V，-16V的直流電壓源（沒有經過穩壓的電壓源，便利做電源試驗用）；輸出電壓為12V的溝通電壓源（便利做電源試驗用）；在電子技術試驗室運用較廣泛的綜合電路試驗箱所運用的電源一般有好幾組電源輸出，如+12V，+5V，-12V等等，數字試驗電路還有一個+5V電源插口。由于是學生試驗用儀器，學生在做試驗時操作出錯是常有的現象，主要是以下三類錯誤：一是電源干脆短路造成的嚴峻過載而損壞電源電路，此類錯誤的后果是損壞穩壓器，或整流二極管或變壓器；二是負載過重，這往往是學生由于接線錯誤，如芯片的線接錯，雖沒有干脆短路，但可能電流超過額定值，若再加上沒有剛好解除故障，使得時間過長，而損壞電路，如損壞芯片，進一步損壞電源電路器件；還有一種可能是將+12V或者-12V電源插入到數字試驗電路的+5V電源插口，這樣造成數字電路（如凹凸電平信號形成電路，數碼信號顯示電路等等）中的集成塊損壞，特殊是TTL集成電路塊的損壞。因此，設計制作一個電路愛惜系統很有必要。對愛惜電路的要求：過壓愛惜：輸出的全部電壓中，只要任何一個電壓超過額定值1V，愛惜電路動作。欠壓愛惜：輸出的全部電壓中，只要任何一個電壓低于額定值1V，愛惜電路動作。過流愛惜：任何一個輸出電流超過500mA時或全部正電源電流之和超過500mA時或全部負電源電流之各超過500mA時，愛惜電路動作。電源電壓接錯愛惜：在應加+5V電源接口處錯誤地加上了其它電源，如+12V，-12V等等，愛惜電路動作。常用的電路愛惜措施有：熔斷器愛惜，即通常用的保險絲，保險管，它是一種過流愛惜器件，將它串接在電源電路中，一旦當負載出現故障而使電源供電電流突然增大時，保險絲熔斷，截斷電源和負載的通路，達到愛惜電源和負載本身的目的。留意：并不是電流一超過保險絲的額定電流就立刻熔斷，通常要超過額定電流1.5倍至2倍，保險絲才熔斷。所以，這種愛惜方法是結構簡潔，成本低，電路設計便利；但缺點是：愛惜電流值不明確，在須要高精度愛惜條件下達不到要求，二是熔斷后，須要更換，在一些燒保險比較常見的狀況下（如學生試驗設備）就是很麻煩的一件事情，時間上也難以做到須要愛惜時立刻截斷電源。因此這種愛惜方式通常只能在短路愛惜中接受。自復原保險愛惜，實際就是一種熱敏電阻愛惜，它也是串接在電源電路中，是一種過流愛惜方法。當電流沒有超過額定值時，作為過流愛惜用的熱敏電阻溫度正常，所呈現的電阻很小，不會影響電源電路的正常工作，一旦當電流超過它的額定電流時，作為過流愛惜用的熱敏電阻溫度徒然上升，所呈現的電阻很大，截斷電源和負載的通路，達到愛惜電源和負載本身的目的，此后由于流過作為過流愛惜用的熱敏電阻的電流很小，溫度降低，降低到確定程度時，作為過流愛惜用的熱敏電阻電阻值減小到正常值，電源復原工作，若故障沒有解除，將會進入下一輪愛惜。這種方法的優點是電路結構簡潔，成本低，但缺點是反應太慢，所以多數狀況下也不宜運用。晶閘管愛惜，在開關電源中用得較多，在開關電源中，有一個振蕩器，我們可以設計讓振蕩器是否工作和晶閘管的狀態有關，而晶閘管的狀態由其電壓確定，在電路正常工作條件下，讓晶閘管處于截止狀態，而一旦電路出現不正常狀態，晶閘管導通，電路進入愛惜狀態。有關此方面的問題，請實踐者參閱有關開關電源的資料。以繼電器為主要器件的電子愛惜電路，繼電器主開關接在電源主電路中，讓限制電路限制繼電器線圈而限制繼電器主開關的通斷。本電子實踐項目中就是一個這樣以繼電器為主要限制器件的電路。以電源調整管（大功率三極管）為主要器件的電子愛惜電路，主要方法是讓一個限制電路限制電源調整管的通斷（讓調整管處于開關工作狀態，電路正常時飽和導通，電路不正常時截止）。這種電路反應快，動作值界線確定，具有自復原功能，是一種較志向的電源愛惜電路，缺點是電路相對困難，成本相對較高。愛惜措施方案的選定：由于這樣的電源電路從溝通電經整流濾波后有二路，一路產生+12V電源，另一路產生-12V電源，所以要在直流電路上實行愛惜措施，就得有二個愛惜電路，明顯不太合理。所以在溝通電路上就實行愛惜措施比較恰當，而要在溝通支路上愛惜，而溝通支路有二路，一是變壓器初級溝通支路，一是變壓器次級溝通支路，由于初級邊電壓較高，不利于選用愛惜器件，而次級邊電壓較低，利于選用愛惜器件。從對愛惜電路的要求知，既要接入溝通電路，以要反映剛好，還要愛惜界線特殊明顯，選用以繼電器為主要器件愛惜電路比較恰當，即在電路正常工作時，繼電器正常導通，當電路出現不正常狀態時，繼電器動作，溝通供電電路斷開，起到愛惜作用。其它幾種愛惜電路方案各有不足之處，熔斷器愛惜電路對過壓，欠壓問題沒有什么反映，對這類問題起不到愛惜作用，而且愛惜界線特殊模糊，達不到電路的要求；自復原保險愛惜的不足之處和熔斷器愛惜電路的不足之處一樣，，一樣達不到電路的要求；調調整管愛惜電路只適合直流電路上的愛惜，而對溝通電路上的愛惜無能為力。電路設計方案的形成：加法比較器加法比較器+5V電源接口信號檢測電路繼電器驅動電路幫助電源電路開機延時電路電源電壓信號的檢測過壓比較或門欠壓比較減法器比較器變壓器雙12V繼電器取樣電阻整流濾波電路穩壓電路電路設計方案的解說：主電源電路220V溝通電源接入雙12V電源變壓器，變壓器的功率依據電源輸出電壓和額定輸出電流進行計算，若正負二路電源額定輸出電流為0.5A，整流輸出電壓用正負16V計算，則一邊的功率就是16*0.5=8W，一共是16W，可選用20W的變壓器。從變壓器輸出的二路溝通首先分別經過繼電器的常閉觸頭（所以要選用有二路觸頭的繼電器），再接整流濾波電路，最終經過穩壓電路輸出。愛惜電路過壓和欠壓故障的愛惜：從各電源輸出端引入電壓信號到電壓信號檢測電路，由于有多個電壓，所以可以選用加法器來進行檢測，得到當各電壓正常時加法器的輸出電壓信號，當引入的電壓信號不正常時，本電路的輸出電壓信號確定會發生變更，將這個信號引入到過壓比較器和欠壓比較器，這就可以得到一個能夠反映主電源各電壓是否在正常范圍內的信號。過流愛惜電路：主電源電流渡過取樣電阻，這樣主電流的大小可以通過取樣電阻的電壓反映出來，所以首先通過減法器檢測出取樣電阻上的電壓，再送到比較器，推斷是否電流過大。留意，由于有正負二路電源，所以這樣的電路有二路。以上各電路的輸出信號經過或門送出。或門送出的信號不能干脆限制驅動器，有一個+5V電源接口是否接錯電源的信號，將這個信號和或門送出的信號再送到加法器。開機延時電路：由于開機時主電源輸出電壓并不能立刻達到正常值，若不考慮這個因素，電源將開機不起。因此愛惜電路必需在主電源達到正常值后才起先工作，因此要設計一個開機延時電路。或門送出的信號，+5V電源接口是否接錯電源的信號，開機延時信號一起送到加法器進行加法運算，加法器計算出的結果就可以反映出電路工作狀態，再將這個加法器的結果送到比較器，比較器輸出限制信號。由于繼電器的動作電流相對較大，運算放大器是帶不起這個負載的，因此限制信號須要經過驅動電路再驅動繼電器。以上就是整個電路系統的說明，在這個電路系統，開機延時電路和+5V電源接口是否接錯電源的信號電路是須要細致考慮的，總的要求是電路要簡潔，工作要有效。詳細的解決方案請閱讀后面的電路設計的詳細說明。繼電器的要求：由于試驗電路的電源電路接受的變壓器次級電壓為雙12V，額定電流小于1A，因此，繼電器必需是二路的，耐壓高于20V，電流大于1A。選用松下DS2Y-SDC5V雙路繼電器可以達到要求。松下DS2Y-SDC5V雙路繼電器的外形如圖所示。電流電壓：2A30DCV。額定動作電壓5V，事實上大于3.75V就動作。若電源電壓接受的是+5V電源，則可以干脆在限制信號的作用之下加上電源電壓。若電源電壓高于5V，則須要在電源和繼電器之間串聯一個限流電阻。限流大小的計算：經測量，本繼電器線圈電阻為120歐姆左右，即動作電流在40毫安左右，因此，限流電阻的計算須要以此數據為依據進行計算，在此電阻上的電流也為40毫安左右，例如：電源電壓為+12V，所接限流電阻大小應為R＝（12-5）/0.04=175歐姆，可取限流電阻為180歐姆。有二路開關，每一路有二位，一位是常閉開關，一路是常開開關。MA1B1C1MA1B1C1NA2B2C2此為底視圖，即將繼電器底部朝向眼睛，所看到的繼電器的8個腳。MN為線圈，留意，這個線圈有“+”“-”極，其中Ｍ端為“+”極。“+”“-”極的推斷方法，一般狀況下，“+”“-”極的推斷應當用萬用表就可測量出來，但此繼電器線圈的“+”“-”極無法用萬用表測量，正反向測量出的電阻值都在120歐姆左右，因此，必需接受加電源測試，當將5V電源加到線圈兩端時，聽到繼電器動作聲音，說明電源正極所接的一端為繼電器線圈的正極，另一端為負極，當將5V電源加到線圈兩端時，若聽不到繼電器動作聲音，說明電源正極所接的一端為繼電器線圈的負極，另一端為正極。A為中間點，A，B之間常閉，Ａ，Ｃ之間常開。也可選用松下DS2Y-SDC12V雙路繼電器。這個繼電器外形，腳的分布和上面所述繼電器完全相同，只是繼電器動作額定電壓是+12V，所測得的電阻約為680歐姆，計算得額定動作電流為18mA。同樣，若須要外接限流電阻時，按以上參數進行計算。其它詳細資料以及其它品牌和型號的繼電器請實踐者查閱有關資料。本電路設計的中心任務是，可以讓二路溝通電分別從A1和A2點進入，而分別從B1和B2點送出。在電路處于正常工作狀態時，讓MN線圈電流為０，繼電器不動作處于常態，即AB間處于導通狀態，溝通電正常送到后續電路，對電路正常供電。在電路處于非正常工作狀態時，讓MN線圈通電，繼電器動作處于暫態，即AB間處于斷開狀態，溝通電送電電路被斷開。對后續電路起到愛惜作用。愛惜電路結構的選擇：由于所須要愛惜的類型較多，而且電源輸出路數也多，所以選用合適的電路結構特殊重要，否則選用不當，設計電路的難度會加大，而且電路可能比較困難。依據電路的要求，本人選用以運算電路和比較器為電路主要結構。因此運算放大器將成為本電路的核心器件。通用運算放大器LM358是一塊雙運放集成電路，內含二個完全一樣的運算放大器，引腳8個，引腳編號1，2，3，4，5，6，7，8按如下方法確定：正面朝上，有缺口的一方朝左（或者有圓點的位置在左下），左下第一引腳為1，然后按逆時針依次依次確定2，3，4，5，6，7，8，即左上腳為8號引腳。實物圖如圖所示。8腳接正電源，4腳接負電源或地GND．引腳3，2，1三個腳組成A運放（其中引腳3為A運放的同相輸入端，引腳2為A運放的反相輸入端，引腳1為A運放的輸出端），引腳5，6，7三個腳組成B運放（其中引腳5為B運放的同相輸入端，引腳6為B運放的反相輸入端，引腳7為B運放的輸出端）。通用運算放大器LM324簡介通用運算放大器LM324是四運放集成電路，內含四個完全一樣的運算放大器，引腳14個，引腳編號1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14按如下方法確定：正面朝上，有缺口的一方朝左（或者有圓點的位置在左下），左下第一引腳為1，然后按逆時針依次依次確定2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，即左上腳為14號引腳。實物如圖所示。4腳接正電源，11腳接負電源或地GND．引腳3，2，1三個腳組成A運放（其中引腳3為A運放的同相輸入端，引腳2為A運放的反相輸入端，引腳1為A運放的輸出端）。引腳5，6，7三個腳組成B運放（其中引腳5為B運放的同相輸入端，引腳6為B運放的反相輸入端，引腳7為B運放的輸出端）。引腳10，9，8三個腳組成C運放（其中引腳10為C運放的同相輸入端，引腳9為C運放的反相輸入端，引腳8為C運放的輸出端）。引腳12，13，14三個腳組成D運放（其中引腳12為D運放的同相輸入端，引腳13為D運放的反相輸入端，引腳14為D運放的輸出端）上圖為運算放大器LM324電路符號。運算放大器LM358和LM324的主要參數電源電壓范圍單電源+3.0V--+32V，雙電源±1.5V--±16V輸出高電平大約比電源電壓低1.4V，輸出低電平大約比負電源或地GND高電壓低零點幾V。最大輸出端拉電流40mA，最大輸出端灌電流20mA。信號檢測加法器的設計計算：本電路工作電壓選用+5V。過壓欠壓愛惜電路：由運算放大器所構成的加法比例放大器電路如圖所示。將+12V，+5V，-12V信號分別從電阻R3，R4，R5的一端加入，為了計算便利，取R3=R4=R5，此時在正常狀態下，同相輸入端“3”的電壓的計算方法是：分別計算各信號單獨作用時在同相輸入端“3”的電壓。留意，計算+12V單獨作用時，R4，R5和R6相當于是并聯的，所以單獨產生的電壓是計算-12V單獨作用時，R3，R4和R6是并聯的，所以單獨產生的電壓是計算+5V單獨作用時，R3，R5和R6是并聯的，所以單獨產生的電壓是所以加法電路的輸出結果（U1A運算放大器同相輸入端的電壓）等于這三個電壓單獨所產生的結果之和由于選用的R3，R4，R5是相同的，所以+12V單獨作用和-12V單獨作用將相互抵消，所以將R3，R4，R5，R6的數值代入計算式后得U+=1.07V這個加法比例放大器電路電路的輸出電壓高不能超過3.5V，要留有確定的余地，最好是不超過3V，低不能低于1V，本人選擇2.7V左右。同相輸入端“3”的電壓.為上述結果之和。加法器的輸出電壓設計在較中間的值，如2.68V（事實上在2V—3V之間都比較合適）。以此確定R1和R2的值。留意：UO=(1+R1/R2)Ui則放大倍數為2.7/1.07＝2.5因此，R1和R2的比值為1.5。選用R1=15K。R2=10K。此時輸出電壓理論值為2.68V。上述探討可知，在電源+12V，-12V，+5V電壓處于正常值時，加法比例放大器電路輸出電壓為2.68V，當這幾個電壓有變更時，加法比例放大器電路的輸出電壓也將發生變更。當電壓變更1V時，加法比例放大器電路輸出電壓變更的電壓值為(2.68/5)*1=0.536V因此選用加法比例放大器電路輸出電壓可變更的范圍為0.3V左右，即加法比例放大器電路輸出電壓的變更范圍是2.4—3.0V因此加法比例放大器電路后面接二個比較器，一個比較器的比較電壓是3.0V，當加法比例放大器電路輸出電壓低于3.0V時，比較器輸出低電平，當加法比例放大器電路輸出電壓高于3.0V時，比較器輸出高電平。一個比較器的比較電壓是2.4V，當加法比例放大器電路輸出電壓高于2.4V時，比較器輸出低電平，當加法比例放大器電路輸出電壓低于2.4V時，比較器輸出高電平。詳細確定數據時，取定其中一個電阻的電阻值，依據上式計算另外一個電阻的電阻值。取一個比較電壓為3.0V，以此確定確定第一個比較電壓的電阻R7和R8的值（留意到，運算放大器輸入端電流為0，所以這個比較電壓就完全由電阻R7和R8確定）。本人取R7=10K，R8=15K，計算得比較電壓為3.0V。取另一個比較電壓為2.4V，確定確定其次個比較電壓的電阻R9和R10的值（同樣留意到，運算放大器輸入端電流為0,所以這個比較電壓就完全由電阻R9和R10確定）。本人取R9=20K，R10=18K，計算得比較電壓為2.3V。即當主電源電壓在正常范圍內時，這二個比較器都輸出低電平。當主電源不正常時，這二個比較器確定有一個輸出高電平，這就是限制電路的信號之一。從以上探討可知，這二個比較器后面是一個或門。或門的選擇：可以用數字集成電路芯片，也可以用分立元件構成的或門電路。本人選用分立元件構成的或門電路，只要二個二極管就可以了，二個二極管的陽極分別接二個比較器的輸出端，陰極接在一起。當二個比較器都是輸出低于電平常，這二個二極管都截止，當二個比較器中有一個輸出高于電平常，這二個二極管中一個導通，另一個截止，因此，連接在一起的二極管陰極確定為高電平。二極管和選擇：因輸出電流很小，所以選用二極管4148就可以了。過流愛惜電路：過流信號的取得，在正負電源二個支路上各串聯一個取樣電阻，取樣電阻阻值為1歐姆。如圖示，溝通電通過四個二極管橋式整流后再通過電解電容器濾波后變成直流，這個直流再通過取樣電阻送到后續電路。過流檢測信號處理電路一因為電路電流的大小只確定了取樣電阻兩端的差值，而和確定值無關，因此，我們要設計一個電路將取樣電阻兩端的電壓差值檢測出來。用減法器。當減法器這四個電阻相同時，輸出端電壓就等于G1-G2。留意到，G1，G2都為正值，而且G1大于G2，所以輸出電壓是一個大于0的正值電壓信號。當主電路電流小于0.5A時，G1，G2的差值即減法器的輸出電壓小于0.5V，而當主電路電流大于0.5A時，G1，G2的差值即減法器的輸出電壓將大于0.5V，過流檢測信號處理電路二因為電路電流的大小只確定了取樣電阻兩端的差值，而和確定值無關，因此，我們要設計一個電路將取樣電阻兩端的電壓差值檢測出來。用減法器。當減法器這四個電阻相同時，輸出端電壓就等于G4-G3。留意到，G3，G4都為負值，而且G3比G4負得更多，所以輸出電壓是一個大于0的正值電壓信號。當主電路電流小于0.5A時，G4，G3的差值即減法器的輸出電壓小于0.5V，而當主電路電流大于0.5A時，G4，G3的差值即減法器的輸出電壓將大于0.5V，由于這二個過流檢測信號處理電路輸出信號電壓范圍只有0--0.5V，輸入端的電壓在-10V--+10V之間，為了保證運算放大器的牢靠正常工作，運算放大器的工作電源應當加正負雙電源。本人選擇此塊LM324芯片的工作電源為正負12V。留意到，運算放大器若加單電源，輸出電壓最低是到不了0的。過流信號比較器因為過流信號達到0.5V時，說明電路電流達到額定電流值0.5A，再大，愛惜電路就須要動作，因此，二個過流信號的比較電壓都應當為0.5V，如圖示。輸出同樣須要經過或門后送到限制電路。或門的選擇：可以用數字集成電路芯片，也可以用分立元件構成的或門電路。本人選用分立元件構成的或門電路，只要二個二極管就可以了，二個二極管的陽極分別接二個比較器的輸出端，陰極接在一起。當二個比較器都是輸出低于電平常，這二個二極管都截止，當二個比較器中有一個輸出高于電平常，這二個二極管中一個導通，另一個截止，因此，連接在一起的二極管陰極確定為高電平。二極管耐壓的選擇，當以上二個二極管中一個導通，一個截止時，處于截止狀態的二極管一端的電壓是高電平約為10.6V，低電平約為-10.6V，所以加在二極管上的反向電壓為21.2V。所以選用的二極管反向耐壓必需大于22V。二極管電流的選擇，因為所接負載電阻大于10K，實際流過二極管的電流小于1mA。這個電流很小。二極管和選擇：因輸出電流很小，所以選用二極管4148就可以了。4148的最高反向耐壓大于75V，最大電流為150mA。這些指標足夠用了。限制信號產生電路：運算放大器作為比較器運用，比較電壓為3.43V，由二個電阻組成的分壓電路就可實現。同相端輸入的信號電壓構成比較困難，由以下幾個信號確定：過壓欠壓愛惜電路輸出信號（二個），只要有過壓或欠壓狀況出現時，這個信號為高電平，電壓值約為10.6V。過流愛惜電路輸出信號（二個），只要有過流狀況出現時，這個信號為高電平，電壓值約為10.6V.（高電平10.6V減去二極管壓降）。以上這四個信號加到同一或門（由四個二極管構成，工作過程如前述）的輸入端，或門的輸出端信號加到本電路電阻R19上。這四個二極管的狀態狀況是：當電路沒有過壓，欠壓，過流狀況出現時，由于其輸入端都為低電平，二極管全部處于截止狀態。當電路中過壓，欠壓，過流狀況出現時，或門輸出高電平，其中一個二極管導通，另三個二極管截止。輸出的高電平電壓為10V（高電平10.6V減去二極管壓降）。數字電路+5V電源接口愛惜電路的設計和計算：應考慮兩種非正常狀況：一是可能接入-12V電源，二是可能接入+12V電源，而正常狀況是接入+5V電源或者是不接入。原來又可以計算出正常狀態下的正常電壓范圍，再用二個比較器檢測出非正常信號，但由于只有一個運放了（再增加一塊集成塊不合算）。接受如下方案可以較好地解決這個問題。這個方案主要是三個電路：兩個二極管D4和D5作為既有隔離作用，又有導通作用；其次個電路是加法電路，由R13，R14，R15組成，第三個電路是比較器，由R11，R12組成。在接口處若錯誤接入-12V，則由于二極管D5的導通作用，使輸出電壓端-12V到處于非正常工作狀態，上面介紹的由四個二極管構成的或門電路就會輸出高電平，電路將進入愛惜狀態。若在接口處錯誤接入+12V電源，由于D4導通，將使加法端的電壓大大上升而超過比較器的比較電壓。而使輸出端為高電平。若是因主電源+12V，-12V，+5V電源出現問題而使得或門的輸出端出現高電平，同樣由于R19電阻接入較大電壓而使得加法器電壓顯著上升，而使得加法器的電壓超過比較電壓而使本電路高電平。R16的作用是作為D2和D3輸出端的下拉電阻，因當D2和D3左端都為低電平常，二個二極管D2和D3截止，但由于R16的存在且電阻值相對于R13很小，R13左端電壓就會很小，而使得加法器電路的電壓較低，不會超過比較電路電壓。下面進行詳細的計算：全部檢測點都正常工作時（主電源三個電壓+12V，-12V，+5輸出電壓值在正常的誤差范圍內，+5接口處正常，即或懸空或接+5V電源）：+5V接口處懸空：D4和D5截止，R14左端電壓的計算：參見總電路原理圖，這個電壓由R17電阻和和C2電容所組成的RC電路送來，當達到穩定狀態時，電容器C2相當于開路，這個電壓是不是+12V？，不是的，因在這一點和地GND之間接有電阻R13，R14，R15，R16，這四個電阻的等效電阻很簡潔可以計算出R14+R15//(R13+R16)=150K留意到電源和這一點之間接有電阻R17＝150K，所以這一點的電壓是150K電阻和150K電阻對12V電壓的分壓值，很簡潔計算出這個電壓為U=5*150/(150+30)=6V此時，由于D4和D5截止，加法器輸出電壓（即U1D同相輸入端的電壓）為U=6*R15//(R13+R16)/(R14+R15//(R13+R16))=6*50/150=2V小于比較電壓3.43V（比較電壓由R11和R12確定），比較器輸出低電平。+5V接口處接+5V電源：此時，由于原二極管D4右端電壓為6V，而現在左端加上5V電壓，因此二極管D4還是截止，二極管右端即R14左端電壓就被定在6V（考慮到二極管的管壓降），加法器輸出電壓（即U1D同相輸入端的電壓）為U=6*R15//(R13+R16)/(R14+R15//(R13+R16))=6*50/150=2V小于比較電壓3.43V（比較電壓由R11和R12確定），比較器輸出低電平。從以上探討中可知，當全部檢測點都正常工作時（主電源三個電壓+12V，-12V，+5輸出電壓值在正常的誤差范圍內，+5接口處正常，即或懸空或接+5V電源），U1D運算放大器輸出端輸出低電平，驅動三極管截止，繼電器無電流，繼電器不動作。+5V接口處正常，不論是懸空還是接+5V電源，當主電源三個電壓+12V，-12V，+5出現異樣狀態時，或者出現過流狀況時，或門輸出高電平，此時，從前面的探討可知，由于R14左端電壓6V，它單獨作用時產生的同相輸入端的電壓為2V，此時，由于或門輸出高電平，R19上端電壓為運放輸出高電平10V，它單獨作用產生的同相端的電壓為UA=10*[（R13+R14//R15）//R16]/[（R13+R14//R15）//R16+R19]=10*15.84/（30.84）=5.14VU=5.14*R14//R15/（R13+R14//R15）=5.14*50/132=1.95V。即或門輸出主電平信號單獨產生的電壓為1.95V。共同作用在U1D同相輸入端產生的電壓為2V+1.95V=3.95V。大于比較電壓3.43V，U1D運算放大器輸出端輸出高電平，驅動三極管飽和，繼電器被加上接近12V的電壓，產生電流，繼電器動作。主電源工作正常，此時D2的D3截止，+5V電源接口處錯誤接上+12V電源，因在R14左端輸入電壓約為11.3V，簡潔計算可得同相端的電壓為U=11.3*R15//(R13+R16)/(R14+R15//(R13+R16))=11.3*50/150=3.77V高于反相端的3.43V，U1D運算放大器輸出端輸出高電平，驅動三極管飽和，繼電器被加上接近12V的電壓，產生電流，繼電器動作。三極管驅動電路限制電路輸出信號通過電阻R18加到三極管基極，當信號為低電平常，三極管截止，繼電器線圈失電，不動作，當信號為高電平常，三極管導通，繼電器線圈得電，動作。基極電阻R18的計算當信號為高電平常，讓三極管飽和導通，即基極電流的β倍大于集電極電流。集電極電流＝繼電器電流約20mA+蜂鳴器電流（不大于20mA)集電極電流以40mA計算，β以最小值64計算，則最小基極電流為＝40/64=0.63mAR18的最大值為＝10.6/0.63=16.8(K)取R18=10K。開機延時的探討：開機時由于主電源濾波電容的充電過程，有可能愛惜電路已經正常工作，但主電源還沒有達到正常值，有可能繼電器在開機時電路無故障的狀況下就動作，造成開機不正常的后果，所以須要在限制電路的限制作用在開機時延時。即須要在主電源達到正常值后限制電路才起先工作，此電路的R17和C2組合解決了這個問題。開機時，即使D2或D3輸出高電平，由于C2的充電，R14的左端電位是慢慢上升的，只有當這個電壓上升到確定值后（可簡潔計算得出），電路才會輸出限制信號，在此之前，電路不會輸出限制信號，繼電器不會動作。開機延時電路的設計和計算設計開機延時電路的必要性，開機時，由于作為愛惜電路的工作電源（稱為幫助電源）其濾波電容量較小，將很快充溢電并起先工作，而主電源的濾波電容量較大，達到正常工作電壓所需的時間確定比幫助電源達到正常電壓所需的時間長得多，因此，在主電源沒有達到正常工作電壓之前，愛惜電路將檢測到非正常的主電源電壓而在由四個二極管構成的或門輸出高電平信號，而造成電源開機不起的問題。因此，設計開機延時電路是必需的，而且，這個延時作用只能在開機時才有，一旦當電路進入正常狀態之后，只要檢測到電路有過壓欠壓過流電源接錯的狀態時，愛惜電路就要立刻工作，此時不能有延時作用。圖中的R17和C2二個器件就是延時電路的主要器件。由于這個電路的作用，電阻R14左端的電壓在開機時其電位是從0起先慢慢起先上升，最終達到5V的，從前面的探討中可知，若在開機時，由于愛惜電路將檢測到非正常的主電源電壓而在由四個二極管構成的或門輸出高電平信號，但這個高電平信號單獨作用時在限制電路中的加法電路中產生的電壓只有1.85V，比比較電壓3.43V低，愛惜電路不會動作。首先計算電容器充電到多大電壓時，比較器狀態轉換，即同相端的電壓達到比較電壓值23.43V，也即這個電壓（R14左端電壓）單獨作用時，在同相端產生的電壓為3.43V—1.95V=1.48V，1.85V是四個二極管構成的或門輸出的高電平單獨科生的同相端的電壓。這個1.48V電壓就是R14左端電壓單獨作用時產生的電壓，設R14左端電壓為U。則1.48=U*R15//(R13+R16)/(R14+R15//(R13+R16))=U*50/150=U/3得U=4.44V即當電容充電到4.44V后可能繼電器就動作，而在電容器充電到4.44V之前是不會動作的。電容充電到4.44V須要多長時間？估算，因這個電壓正好是電源電壓的百分之六十多，也就是RC電路的時間常數所表示的時間。這個時間常數為RC=30K*100uF=3S。但實際時間比這個時間長，這個只是一個時間數量級的計算。這個延時時間已經足夠長了。精確的開機延時時間的計算：電容等效充電電路圖如圖所示。設隨意時刻t電容器上電壓為，則在隨意時刻t應滿足以下電流關系式①因R1=R2=R，整理得②這是一個一階非齊次微分方程，對應的一階齊次微分方程為③其解為④⑤代入一階非齊次微分方程，⑥整理得⑦得到⑧兩邊同時積分得⑨將⑨代入⑤得⑩當t=0時，得最終得將R，C，UCC數據代入等式得當Uc=4.44V時，1.347=2t/15t=10.1(秒)若取電容為22uF，則計算得t=2.22(秒)留意，這個延時作用只是