基于Multisim的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計

李紫薇

摘要：電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各個行業(yè)。當(dāng)今電源技術(shù)融合兩人電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著計算機(jī)的發(fā)張，給電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也給電源提出了更高的要求。目前主要向著數(shù)控方向發(fā)展，本設(shè)計主要用Multisim仿真，實現(xiàn)電壓幅度在3-18v的變化。

關(guān)鍵詞：Multisim穩(wěn)壓器 整流電路 濾波短路

1Multisim

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。Multisim特點：（1）可以根據(jù)自己的需求制造出真正屬于自己的儀器（2）所有的虛擬信號都可以通過計算機(jī)輸出到實際的硬件電路上（3）所有硬件電路產(chǎn)生的結(jié)果，都可以輸回到計算機(jī)中進(jìn)行處理和分析。仿真的內(nèi)容：1、器件建模及仿真2、電路的構(gòu)建及仿真；3、系統(tǒng)的組成及仿真；4、儀表儀器原理及制造仿真。Multisim 9組成：構(gòu)建仿真電路2.仿真電路環(huán)境3、單片機(jī)仿真、4FPGA、PLD，CPLD等仿真5.通信系統(tǒng)分析與設(shè)計的模塊6、PCB設(shè)計模塊：直觀、層板32層、快速自動布線、強(qiáng)制向量和密度直方圖7、自動布線模塊。Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。

2設(shè)計過程

確定設(shè)計框圖（系統(tǒng)包含的單元電路及結(jié)構(gòu)）和總體設(shè)計方案？？總設(shè)計方案：220V的電壓經(jīng)變壓器變壓后變成電壓值較小的交流，再經(jīng)橋式整流電路和濾波電路形成直流，穩(wěn)壓部分采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。比例運算電路的輸入電壓為穩(wěn)定電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，集成運放輸出端加晶體管，保持射極輸出式，就構(gòu)成了具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。

2.1單元電路的分析與設(shè)計：？

1、電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定，是輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器.升壓和降壓用不同的抽頭來實現(xiàn).比共用線圈少的部分抽頭電壓就降低.比共用線圈多的部分抽頭電壓就升高.原理和普通變壓器一樣的，只不過他的原線圈就是它的副線圈一般的變壓器是左邊一個原線圈通過電磁感應(yīng)，使右邊的副線圈產(chǎn)生電壓，自耦變壓器是自己影響自己。3自耦變壓器是只有一個繞組的變壓器，當(dāng)作為降壓變壓器使用時，從繞組中抽出一部分線匝，作為二次繞組；當(dāng)作為升壓變壓器使用時，外施電壓只加在繞組的-部分線匝上。通常把同時屬于一次和二次的那部分繞組稱為公共繞組，自耦變壓器的其余部分稱為串聯(lián)繞組，同容量的自耦變壓器與普通變壓器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且變壓器容量越大，電壓越高。這個優(yōu)點就越加突出。因此隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、電壓等級的提高和輸送容量的增大，自耦變壓器由于其容量大、損耗小、造價低而得到廣泛應(yīng)用。普通變壓器的原副繞組是互相絕緣的，只用磁的聯(lián)系而沒有電的聯(lián)系，依線圈組數(shù)的不同，這種變壓器又可分為雙圈變壓器或多圈變壓器.由電磁感應(yīng)的原理可知，并不要有分開的原繞組和副繞組，只有一個線圈也能達(dá)到變換電壓的目的. 自耦變壓器中的電壓，電流和匝數(shù)的關(guān)系和變壓器，既：U1/U2=W1/W2=I2/I1=K自耦變壓器最大特點是，副繞組是原繞組的一部分或原繞組是副繞組的一部分。自耦變壓器原，副繞組的電流方向和普通變壓器一樣是相反的。

2、整流電路：一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個PN結(jié)，有正極和負(fù)極兩個端子。二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電，單相橋式整流電路如圖2。由圖可見，U2正半周時D1、D4導(dǎo)通，D3、D2截止。在負(fù)載電阻RL上形成上正下負(fù)的脈動電壓；而在U2負(fù)半周時，D2、D3導(dǎo)通，D1、D4截止，在RL上仍形成上正下負(fù)的脈動電壓。

3、濾波電路：利用單向?qū)щ娫O管，把50hz的正弦交流電換成脈動的直流電?？梢詫⒄麟娐份敵鲭妷褐械慕涣鞒煞执蟛糠旨右詾V除，從而得到比較平滑的直流電壓。濾波電路的形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波三種，其中電容濾波適合于負(fù)載電流較小的場所。

4、穩(wěn)壓電路：集成三端穩(wěn)壓器具有體積小，外圍元件少，調(diào)整簡單，使用方便且性能好，？穩(wěn)定性高，價格便宜等優(yōu)點，因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用。常見的有固定式和可調(diào)式兩類集成三端穩(wěn)壓器，內(nèi)部多以串聯(lián)型穩(wěn)壓電源為主，還有適當(dāng)?shù)倪^流、過熱等保護(hù)電路。主要有7800系列（輸出正電壓）和7900系列（輸出負(fù)電壓）。后兩位數(shù)字通常表示輸出電壓的大小。加散熱片后允許功耗達(dá)到7.5W，普通型穩(wěn)壓器最大輸出電流為1.5A

5保護(hù)電路：為保護(hù)在使用中因非正常原因造成輸出短路或過載，使調(diào)整管流過很大的電流從而損壞，因此需要快速保護(hù)措施。常見的保護(hù)電路有：過流保護(hù)、調(diào)整管安全保護(hù)、過熱保護(hù)等。

3.實際仿真與操作

在本次操作中，先根據(jù)要求計算出相應(yīng)器件的參數(shù)，根據(jù)參數(shù)在數(shù)據(jù)表中選擇出合適的元器件并在Multisim中選擇器件并放在相應(yīng)的位置上，連接正確后，進(jìn)行仿真。

總結(jié)：

通過本次設(shè)計，我認(rèn)識到了學(xué)懂書本上的知識和能夠運用書本上的知識的差別，理論與實踐必須相結(jié)合，這次設(shè)計讓我學(xué)到了很多東西，雖然可以實現(xiàn)最終的要求，但有一些地方還應(yīng)該進(jìn)行修改，希望通過進(jìn)一步的學(xué)習(xí)能夠使該系統(tǒng)更穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

1、黃紹基 高永聰 可調(diào)直流電源制作【J】 電子制作 2002年4期

2、孫勇 毛興武 500w可調(diào)直流電源【J】 電子產(chǎn)品維修與制作 1997年6期

3、康光華 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）【M】高等教育出版社 2005年7月。