許多電氣和電子設(shè)備的運行都需要直流或交流電源。交流電主要通過交流電源提供，而直流電則通過電池提供。然而，在某些情況下，交流電源（由于停電）或直流電源（由于電池壽命有限）會出現(xiàn)短缺。為了解決這個問題，我們通常會遇到許多替代方案。例如，我們可以在緊急情況下使用發(fā)電機或逆變器，在主電源關(guān)閉時獲得交流電。同樣，在直流電源方面，我們可以使用電池或交流直流電源。

本文將介紹自動轉(zhuǎn)換電路的原理、設(shè)計和操作，在該電路中，一系列 LED 等直流負(fù)載可由電池或交流-直流電源驅(qū)動。

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電路原理：

該電路基于 555 定時器的雙穩(wěn)態(tài)工作原理。在該模式下，定時器輸出為高電平或低電平，取決于觸發(fā)器和復(fù)位引腳的狀態(tài)。定時器輸出端與一個晶體管相連，晶體管充當(dāng)開關(guān)，根據(jù)定時器輸出的不同而開啟或關(guān)閉。兩個串聯(lián)的 LED 燈用作負(fù)載。晶體管關(guān)閉時，LED 由交流-直流電源驅(qū)動；晶體管打開時，LED 由電池驅(qū)動。

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電路圖：

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電路設(shè)計：

電路設(shè)計包括兩個基本部分 - 1.

1. 交流-直流電源設(shè)計：

 這是一個使用變壓器和橋式整流器的基本交直流供電系統(tǒng)的設(shè)計。

第一步是選擇穩(wěn)壓器。由于我們的要求是驅(qū)動兩個串聯(lián)的 LED 和一個肖特基二極管，因此我們選擇了能產(chǎn)生 9V 電壓的 LM7809 穩(wěn)壓器。由于穩(wěn)壓器的輸入電壓必須至少為 12V，因此我們確定輸入電壓約為 20V。

下一步是選擇變壓器。由于初級電壓為 230V，而所需的次級電壓約為 20V，因此我們可以選擇 230V/20V 的基本變壓器。

第三步是選擇橋式整流器的二極管。由于變壓器次級的峰值電壓約為 28V，因此橋式整流器的總 PIV 約為 112V。因此，我們需要 PIV 值大于 112V 的二極管。在此，我們選擇 PIV 值約為 1000V 的 1n4007。

最后一步是選擇濾波電容器。 電容器的峰值電壓為 26V，調(diào)節(jié)器的最低輸入電壓為 12V，允許的紋波約為 14V。電容值的計算公式為：C = I (Δt/ΔV) ，其中 I 為穩(wěn)壓器靜態(tài)電流和所需負(fù)載電流之和。代入這些數(shù)值，我們可以得到約 17uF 的值。在此，我們選擇 20uF 的電解質(zhì)電容器。

2. 使用 555 定時器設(shè)計雙穩(wěn)態(tài)多諧器電路：

當(dāng) 555 定時器配置為雙穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器時，其輸出為高或低邏輯信號。在這里，我們使用簡單的邏輯：當(dāng)觸發(fā)引腳接地時，輸出為高邏輯信號；當(dāng)復(fù)位引腳接地時，輸出為低邏輯信號。在這里，555 定時器的輸出連接到晶體管 BC547 的基極。

自動轉(zhuǎn)換電路操作：

開關(guān) S1 位于任意位置時，電路開始運行。當(dāng)開關(guān) S1 位于位置 1 時，555 定時器的復(fù)位引腳接地。在內(nèi)部，該復(fù)位引腳是 SR 觸發(fā)器的復(fù)位引腳，因此 555 定時器的輸出為低邏輯信號。由于 Q1 的基極發(fā)射結(jié)是反向偏置的，因此它處于截止位置。負(fù)載 LED 通過肖特基二極管直接連接到穩(wěn)壓器的輸出端。這就是交流直流電源電路的工作原理。交流電首先通過變壓器降壓，然后通過橋式整流器轉(zhuǎn)換為不穩(wěn)定的波動直流電壓。波動直流電壓中的交流波紋由濾波電容器消除。然后，穩(wěn)壓器將未穩(wěn)壓直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓直流電壓。

當(dāng)開關(guān) S1 位于位置 2 時，555 定時器的觸發(fā)引腳接地。這使得 555 定時器的輸出為邏輯高電平信號。因此，Q1 的基極發(fā)射結(jié)被正向偏置，晶體管被驅(qū)動至飽和狀態(tài)，從而處于導(dǎo)通位置。在此我們應(yīng)注意兩點：首先，肖特基二極管現(xiàn)在不導(dǎo)通，因為二極管陰極和陽極之間的電壓差為零，即在結(jié)點處沒有電位差。其次，LED 現(xiàn)在通過電阻和晶體管偏置，并由電池電壓驅(qū)動。

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的應(yīng)用：

該電路只需稍加改動即可用作家庭照明系統(tǒng)。

它還可用于驅(qū)動其他直流負(fù)載，如任何電子設(shè)備的直流電機或其他玩具應(yīng)用。

本電路的局限性：

這只是一個理論電路，在印刷電路板上實現(xiàn)時可能需要做一些改動。