基於Multisim的直流穩壓電源設計

0. 前言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/175708.htm

EDA技術發展迅猛，已在科研、產品設計與製造及教學等各方面都發揮著巨火的作用。EDA代表了當今電子產品設計的最新發展方向，利用EDA工具，電子工程師不僅可以在計算機上設計電子產品，還可以將電子產品從電路設計、模擬實驗、性能分忻、到設計出PCB印製板的整個過程在計算機上處理完成。在教學方面，幾乎所有理工科的高校都開設了EDA課程，學生通過EDA的學習演練，掌握用EDA技術進行電子電路的設計、《電子技術基礎》課程的模擬仿真實驗，從而為今後從事電子技術設計工作打下基礎。

2001是電子電路設計與仿真方面的EDA軟體。由於Multisim2001的最強大功能是用於電路的設計與仿真，因此稱這種軟體叫做虛擬電子實驗室或電子工作平臺。在任一臺計算機上，利用Multisim2001均可以創建《電子技術基礎》虛擬實驗室，從而改變傳統的教學模式，學生可把學到的《電子技術基礎》知識，應用Multisim2001電路仿真軟體進行驗證。例如串聯型的設計，該系統是由整流、濾波和穩壓三部分組成，橋式整流電路加上電容濾波後，使輸出的波形更平滑，穩壓部分，一般有四個環節：調整環節、基準電壓、比較放大器和取樣電路。當電網電壓或負載變動引起輸出電壓Uo變化時，取樣電路將輸出電壓Uo的一部分饋送給比較放大器與基準電壓進行比較，產生的誤差電壓經放大後去控制調整管的基極電流，自動地改變調整管的集一射極間電壓，補償Uo的變化，從而維持輸出電壓慕本不變。

1. 直流穩壓電源設計

設計並製作串聯型直流穩壓電源，其輸出電壓UO=10V，輸出調整範圍為8～12V，額定輸出電流IL=100 mA，電網電源波動±10%，穩壓係數Sr0.05，輸出電阻RO=0.05。工作溫度為25～40℃。

1.1 初選電路

根據設計題目要求，輸出電流為100mA較大，所以選用由兩個三極體組成的複合管，從穩壓調節範圍考慮，選擇帶有可變電阻器的取樣電路，由此初選一個電路原理圖如圖1，通過參數計算和仿真測試，再重新考慮所選電路，使之滿足要求。最後在調試過程中進一步確定電路及元件參數。

1.2 元件參數選擇

1.2.1 整流濾波電路

採用橋式整流，電容濾波電路。為了保證調整管始終工作在放大區，需要有一定的管壓降，根據計算得出U1=15V。考慮到IL=100mA，加上通過R6、穩壓管VZ的電流(取10mA)，取樣電路的電流(取20mA)。經過整流二極體的電流ID=130mA。在實際電路中根據計算出的U1和ID來選取整流二極體，本例中選取3N259，濾波電容選取470μF/30V。

1.2.2 調整部分

調整管V1的選取原則是工作可靠。根據BUCEO≥UOMAX，ICM≥1.5IOM，選取V1為2N6703。

1.2.3 基準電壓

選擇原則是使取樣電壓儘可能高一些，以更好地反映Uo的變化，一般取分壓比為(0.5～0.8)，穩壓值在6V左右較好。所以選取穩壓值為6.2V，型號為IN4735A的穩壓管。

1.2.4 放大電路和取樣電路

選擇放大電路參數的原則是保證在電網電壓或負載電流變化時放大電路都應工作在放大區並且儘量提高放大倍數，以滿足穩壓精度的要求。這裡選取2N2222。

取樣電路，為了提高穩定性，要使通過取樣電阻R7、RP、R8的電流比V4基極電流大得多，這樣才能保證分壓比的要求。但是電流太大時，取樣電阻上的損耗也大，這裡取電流為20mA。根據計算選取R7=100Ω，R8=200Ω，RP=220Ω。

2. 編輯電路原理圖

2.1 放置元器件

在Windows桌面上，雙擊Multisim2001圖標進入程序主窗口，主窗口中最大的區域是電路工作區，在此可對電路原理圖進行編輯和測試。首先，將初選電路原理圖中的所有元器件，分類從元器件庫中調出來。方法是在元器件庫工具欄中，單擊包含該元器件的圖標，打開該元器件庫，從元器件庫中將該元器件拖拽至電路工作區。例如：放置V1，單擊三極體元器件庫圖標，打開Transistors三極體元器件庫，三極體圖標下的底紋有灰色和綠色，灰色是表示現實中存在的元器件，綠色表示在現實中不存在，是虛擬元器件。單擊灰色底紋的NPN型三極體，打開ComponentBrowser對話框，選擇2N6703，單擊OK，移動滑鼠到合適位置，單擊滑鼠放下三極體。元器件方向不合適，在其上右鍵單擊，出現快捷菜單，在菜單上根據需要選擇鏡像、旋轉……。元器件V1需要執行90CounterCW命令，逆時針旋轉90°。到此為止，元器件V1放置完畢。利用此方法依次放置所有元器件。元器件放置完後，要精心布局元器件的放置位置，以確保元器件分布合理、美觀。

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