自动转换开关

许多电气和电子设备的运行都需要直流或交流电源。交流电主要通过交流电源提供，而直流电则通过电池提供。然而，在某些情况下，交流电源（由于停电）或直流电源（由于电池寿命有限）会出现短缺。为了解决这个问题，我们通常会遇到许多替代方案。例如，我们可以在紧急情况下使用发电机或逆变器，在主电源关闭时获得交流电。同样，在直流电源方面，我们可以使用电池或交流直流电源。

本文将介绍自动转换电路的原理、设计和操作，在该电路中，一系列 LED 等直流负载可由电池或交流-直流电源驱动。

自动转换开关电路原理：

该电路基于 555 定时器的双稳态工作原理。在该模式下，定时器输出为高电平或低电平，取决于触发器和复位引脚的状态。定时器输出端与一个晶体管相连，晶体管充当开关，根据定时器输出的不同而开启或关闭。两个串联的 LED 灯用作负载。晶体管关闭时，LED 由交流-直流电源驱动；晶体管打开时，LED 由电池驱动。

自动转换开关电路图：

自动转换开关电路设计：

电路设计包括两个基本部分 - 1.

1. 交流-直流电源设计：

这是一个使用变压器和桥式整流器的基本交直流供电系统的设计。

第一步是选择稳压器。由于我们的要求是驱动两个串联的 LED 和一个肖特基二极管，因此我们选择了能产生 9V 电压的 LM7809 稳压器。由于稳压器的输入电压必须至少为 12V，因此我们确定输入电压约为 20V。

下一步是选择变压器。由于初级电压为 230V，而所需的次级电压约为 20V，因此我们可以选择 230V/20V 的基本变压器。

第三步是选择桥式整流器的二极管。由于变压器次级的峰值电压约为 28V，因此桥式整流器的总 PIV 约为 112V。因此，我们需要 PIV 值大于 112V 的二极管。在此，我们选择 PIV 值约为 1000V 的 1n4007。

最后一步是选择滤波电容器。 电容器的峰值电压为 26V，调节器的最低输入电压为 12V，允许的纹波约为 14V。电容值的计算公式为：C = I (Δt/ΔV) ，其中 I 为稳压器静态电流和所需负载电流之和。代入这些数值，我们可以得到约 17uF 的值。在此，我们选择 20uF 的电解质电容器。

2. 使用 555 定时器设计双稳态多谐器电路：

当 555 定时器配置为双稳态多频振荡器时，其输出为高或低逻辑信号。在这里，我们使用简单的逻辑：当触发引脚接地时，输出为高逻辑信号；当复位引脚接地时，输出为低逻辑信号。在这里，555 定时器的输出连接到晶体管 BC547 的基极。

自动转换电路操作：

开关 S1 位于任意位置时，电路开始运行。当开关 S1 位于位置 1 时，555 定时器的复位引脚接地。在内部，该复位引脚是 SR 触发器的复位引脚，因此 555 定时器的输出为低逻辑信号。由于 Q1 的基极发射结是反向偏置的，因此它处于截止位置。负载 LED 通过肖特基二极管直接连接到稳压器的输出端。这就是交流直流电源电路的工作原理。交流电首先通过变压器降压，然后通过桥式整流器转换为不稳定的波动直流电压。波动直流电压中的交流波纹由滤波电容器消除。然后，稳压器将未稳压直流电压转换为稳压直流电压。

当开关 S1 位于位置 2 时，555 定时器的触发引脚接地。这使得 555 定时器的输出为逻辑高电平信号。因此，Q1 的基极发射结被正向偏置，晶体管被驱动至饱和状态，从而处于导通位置。在此我们应注意两点：首先，肖特基二极管现在不导通，因为二极管阴极和阳极之间的电压差为零，即在结点处没有电位差。其次，LED 现在通过电阻和晶体管偏置，并由电池电压驱动。

自动转换开关的应用：

该电路只需稍加改动即可用作家庭照明系统。

它还可用于驱动其他直流负载，如任何电子设备的直流电机或其他玩具应用。

本电路的局限性：

这只是一个理论电路，在印刷电路板上实现时可能需要做一些改动。