基于555单稳态触发控制高压SU卡设计

【摘要】：设计一种基于555定时器构成的单稳态触发器，用于触发电磁阀通/断来间接控制直流1500V高压的通/断（以下简称高压SU卡）。该电路仅需输入高电平触发脉冲大于10ms即可动作，且具有防误动作功能：连续两次触发负载动作时间间隔约为6S，在555定时器处于暂稳态时间内，新的触发脉冲不能触发电路工作。

【关键词】:555定时器；电磁阀；单稳态触发器；

中图分类号：O643.4 文献标识码：A 文章编号：

深圳地铁列车供电采用直流1500V高压，正常情况下可通过设备远程控制DC1500V的通/断，但如果设备出现故障，或者需要紧急停止直流1500V输出情况下，为避免人员直接控制高压造成安全危险需要用到直流断路器，高压SU卡即为直流断路器内控制电路，主要用于控制电磁阀动作。

1、单稳态触发器原理

1.1 555定时器单稳态触发器工作原理

图1 用555定时器单稳态触发器电路

图2 555单稳态触发波形

如图1所示，没有触发信号时，Vi处于高电平（Vi>VCC/3）,如果接通电源后，在没有触发信号时，电路只有一种稳定状态Vo=0。

若触发输入端施加触发信号（Vi

2、系统设计

系统的硬件结构图如图3所示，包括以下几个部分：

图3 系统机构框图

（1）桥式整流、稳压模块。输入AC220V，通过桥式整流输出约DC200V，给负载电磁阀供电。

（2）继电器控制模块。工作电源由外部+12V提供，继电器对555定时器触发脉冲信号进行控 制。

（3）555定时器模块。收到触发脉冲后进入高电平暂稳态模式，触发电磁阀动作。

3、硬件设计

3.1、桥式整流，稳压

整流稳压如图4所示，采用桥堆2KBP02整流，输出DC200V电压供给负载电磁阀，再通过稳压管BZT03C16对DC200V电压进行限幅稳压，再经过三极管T2压降（约0.7V左右），最终将电压稳定在DC15左右，给555定时器提供工作电压。

图4桥式整流、稳压电路

3.2、信号控制处理

555定时器单稳态电路的触发信号由继电器K1控制，工作电路如图5

图5继电器控制电路

对原理图分析可知：继电器K1吸合持续时间由电解电容C9充电时间决定，电解电容C9充电电路属于一阶电路的零状态响应，其充电电压与时间的关系为。Vt=8.2V,U=24V带入公式得理论吸合时间t=0.42RC≈400ms，即继电器K1每次动作可提供一个约为400ms的触发信号。

3.3、555定时器单稳态触发电路

3.3.1 继电器K1吸合之后，触发T5导通，IC1因2脚得到触发脉冲信号而开始工作，电路如图6

图6 555定时器单稳态触发电路

IC12脚电压因T5导通而被拉低（Vi

3.3.2 连续两次触发高压SU卡动作的时间间隔

直流1500V高压SU卡驱动负载电磁阀动作是靠图5中按钮SW来触发的，当按下按钮SW后，继电器K1两对常开脚吸合，只有当C5两端电压放电低于T4的Ube导通电压时，负载才能次启动，放电电路为一阶电路的零输入响应，放电过程分两次进行。一为通过R5和三级管T3放电，t1计算方法为得t1≈6.2S；二为通过三级管T4放电，当U C5＜8.2V时，T3截止，T4导通，C5通过T4迅速放电至0.7V左右，其时间大约为t2≈0.3S。因此连续两次触发SU卡驱动负载动作的输入触发脉冲时间间隔约为t= t1+ t2=6.5S。

4、硬件测试结果

通过以上对电路的分析，对硬件电路接通AC220V电压及继电器DC24V电压后，用示波器测试观察电解电容C5两端电压变化情况，得到负载能次启动时间间隔及能次启动时C5两端电压如图7所示。

图7 负载能次启动时间间隔及能次启动时C5两端电压

用示波器观察555定时器构成单稳态触发器进入暂稳态时3脚电平变化，得到触发负载动作时间如图8所示。

图8555定时器单稳态触发器进入进入暂稳态触发负载动作时间

结论：通过示波器测试波形图可知，实际测试结果与理论分析一致，该电路达到了预想效果。

【参考文献】

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