直流稳压电源的设计 仿真实验
基于Multisim12可调直流稳压电源设计与仿真
基于Multisim12可调直流稳压电源设计与仿真李洋洋【摘要】通过Multisim12虚拟电子实验平台对可调直流稳压电源进行设计，并利用虚拟仪表测量电路参数、分析电路性能、完善电路设计。
经仿真测试，该可调直流稳压电源性能良好、工作可靠，输出电压和电流、稳压系数等重要性能指标均满足电工电路实验对直流电源的需要。
运用Multisim12设计电路，有效地提高了设计速度，节省了设计时间，降低了设计成本。
%We design the adjustable DC stabilized voltage supply based on Multisim12 virtual electronic experimental platform, and use virtual instrument measure circuit parameters,analyze circuit performance and improve the design.Through simulation test, the voltage supply is good performance and reliable.The important performance indexes of voltage supply meet the requirement of elec-tric circuit experiments,such as output voltage and current,voltage stability coefficient,ing Multisim12 design circuit effective-ly improve the design speed,save design time,and reduce the design cost.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2016(014)005【总页数】4页(P41-43,78)【关键词】Multisim12;直流稳压;实验电源;仿真测试【作者】李洋洋【作者单位】辽宁工业大学工程训练中心，辽宁锦州 121001【正文语种】中文【中图分类】TM02电工电路实验中，常需要直流电源供电，本文根据实验教学需求，设计了一款以集成器件为核心的可调直流稳压电源，电压0～30 V连续可调，并使用Multisim12虚拟电子实验平台对设计方案进行仿真分析［1］、电路优化改进，极大地提高了设计速度，降低了设计成本［2］。
双路跟踪直流稳压电源实验的设计与仿真
当 ＋ ＝－ｏ 时 ， ， Ｖ 。 以 ， 卜Ｖ ｌ ＝０ 所 令从 路 基 准 电压
， Ｖ ， 与 ， 行 比较 ， 构 成 对 于 从 路 电 源 调 整 管 的 反 馈 ＝０ 并 进 则
双 路 跟 踪 直 流 稳 压 电源 组 成 框 图如 图 １ 示 。 所 控 制 ， 而 实 现 从 路 负 电压 输 出对 主 路 正 电压 的 跟 踪 ， 得 两 路 输 从 使 图中两路 电源输 出电压取相反极性 ， 电压输 出的一路 为主 电 正 出 电压 的 绝 对 值 保 持 相 等 ， 体 电 路 图 如 图２ 示 。 具 所 源 ， 电压输 出的一路则为从路跟踪 电源。 负 为了获得绝对值相 同、 极 图２ ，２Ｖ交流 电由 降压 变压 器 转 换 为双 路 ７５ 交 流 低压 ， 中 ２０ ．Ｖ 再 性 相 反 的 两 路 输 出 ， 设 定从 路 输 出 负 电压 在 量 值 上 能 够 跟 踪主 路 需 由桥 式 二极 管 整 流器 整 为直 流 ， 电容 滤 波 后分 为 两 路供 电。 中一 经 其 正电压的变化 。 路 送 集 成 三 端 稳压 器 ７Ｌ ５７Ｌ ５为 集 成 运算 放 大 器Ｔ ０２ 供 ± ８ ０ 、９ ０ ， Ｌ６提 由框 图可 见 ， 从 两 路 均 采 用 电压 串 联 反 馈 稳 压 电路 结 构 。 主 其 ５ Ｖ电源 ； 时 ， ５ 同 ＋ Ｖ电源 还 驱 动 集成 电压 基 准 芯 片Ｌ ３ （．Ｖ） 电 Ｍ３６ ２ ５ 。 位器 ｗ １ 用来 微 调 主 路 电压 基 准 ， Ｌ ３ 的输 出 电压 稳 定 于２ ５ 使 Ｍ３６ ．Ｖ； ｍ 该 电压 经 电位 器 Ｗ ２ 分压 ， 成 可 调 基 准 电压 Ｖｒｆ 送 至 集 成 运 放 形 ｅ并 Ｔ ０２ 成 的 主路 比较 放 大 器 （ ０２ 的 同相 输 入 端 。Ｌ ｂＲ 、 ３ Ｌ ６构 ＴＬ ６ ） ｌ＃ ，５Ｗ ｔ
基于PSPICE的直流稳压电源电路仿真分析
基于PSPICE的直流稳压电源电路仿真分析现代生活中电源的应用十分广泛，大部分的电子、电气设备，都必须有电源给其提供能量，它才能工作。
因此电源是所有电子设备必不可少的组成部分，电源的产生，使电子轻工业，特别是电子计算机、家用电器、实验仪器仪表等现代社会生活中必不可少的组成部分得到了快速发展，并促进了人类生活方式的变革。
本文将简要设计并分析一种线性直流稳压电源的设计原理、工作原理及参数计算仿真结果，并给出其技术指标。
一、直流稳压电源设计要求1.输出电压V o=6~12V连续可调2.纹波电压﹤=10mV一、概述本题所设计的直流稳压电源根据其技术指标设定，该电源可用作实验用电压源或生活中的充电及收音机、录音机的电源；该电源制作成本低，效果好稳定性高，且带有安全保护装置。
缺点就是体积较大、笨重，不便于携带。
但从总的方面来说，利大于弊，我们把它用在该用的地方，就能发挥它应有的作用，更好的为我们服务。
随着电子计算机技术的发展，计算机辅助设计已经逐渐进入电子设计的领域。
模拟电路中的电路分析、数字电路中的逻辑模拟，甚至是印制电路板、集成电路版图等等都开始采用计算机辅助工具来加快设计效率，提高设计成功率。
而大规模集成电路的发展，使得原始的设计方法无论是从效率上还是从设计精度上已经无法适应当前电子工业的要求，所以采用计算机辅助设计来完成电路的设计已经势在必行。
同时，微机以及适合于微机系统的电子设计自动化软件的迅速发展使得计算机辅助设计技术逐渐成为提高电子线路设计的速度和质量的不可缺少的重要工具。
在电路设计工作方面，最初使用的是Protel公司DOS版本的Tango软件，在当时这一软件被看作是多么的先进，因为在这以前没有人能像电脑那样快速、准确的画出电路图，制出电路板。
如今，随着Windows95/98及NT操作系统的出现，一些更方便、快捷的电路设计软件应运而生。
如：Tango、Protel、OrCAD、PSpice、Electronics Workbench、VeriBest、PAD2000等。
基于Multisim的升压直流稳压电源的仿真
直流稳压电源的意义在于可以替代电池提供稳定、可控的直流电源，其输出的电压稳定程度要优于普通电池。稳压电源输出电压易于控制，可满足各种应用的需要。通常，用于实验和维修的稳压电源都安装有电压和电流表指示装置，以实时监控电源输出状态，使用起来比临时用万用表测量供电电压和电流方便实用得多。不少多功能的稳压电源还具备恒流源功能、电压跟踪功能、可调过流保护功能等，进一步扩展了稳压电源的应用。
开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作方式多用于开关稳压电源。
1.1.1
自六十年代起，第一台开关电源问世以来，开关电源在世界各国迅速发展，直流稳压电源也顺势而生，但在初期价格较高，直到八十年代，随着元件工艺的成熟，直流稳压电源的价格也日益下降，应用也变的日益广泛。近几年随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千赫，甚至更高。现在智能化的直流稳压电源也被广泛应用于生产领域，对此的研究开始向高频方面发展。以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析方法和高频大功率开关器件，高性能集成控制器和功率模块的开发研制方面发展。我国在此方面的起步较晚，1973年才开始这方面的研究工作，现在主要在小功率单端变换器方面发展较为迅速。在功率半导体器件及控制集成化方面，与国外同类产品有这很大的差距。因此，直流稳压电源的研制及应用在此方面与之也从在很大的差距。近年来，随着微机，中小型计算机的普及和航空航天数据通信，交通邮电等事业的讯速发展，以及为了各种自动化仪器、仪表和设备配套的需要，当代对电源的需要不仅日益增大，而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/断、远距离操作和信息保护等功能提出了更高的要求。对于这些要求，传统的线性稳压电源无法实现，和线性稳压电源相比，稳压电源具有以下的一些优越性:(1)效率高(2)稳压范围宽(3)体积小重量轻(4)安全可靠
(完整版)直流稳压电源电路的设计实验报告
直流稳压电源电路的设计实验报告一、实验目的1、了解直流稳压电源的工作原理。
2、设计直流稳压电路，要求输入电压：220V市电，50Hz，用单变压器设计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V~+12V连续可调的直流稳压电源电路，两组输出电流分别I O≥500mA。
3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。
二、实验线路及原理1、实验原理（1）直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换其中：1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。
2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。
4）稳压电路：其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
（2）整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2-2所示。
在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。
正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。
电路的输出波形如图2-3所示。
t整流二极管采用1N4007，具有正向导通电压降低，导通电流高，泄露电流低，过载电流高，成本低等优点，其基本参数如下图所示，有黑色线圈一端表示负极。
电路(EDA)实训 直流稳压电源
新疆大学实习（实训）报告实习（实训）名称：电工电子实习（EDA）学院：专业、班级：指导教师：报告人：学号：时间：绪论软件介绍Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
EDA的应用EDA就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。
发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。
一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。
EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。
EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。
美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim 9软件就是这方面很好的一个工具。
而且Multisim 9计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
直流稳压电源设计实验报告
直流稳压电源设计实验报告一．实验目的1、了解负载稳压电源的控制原理及工作原理；2、分析电路、仿真电路结构，并结合 oscilloscope 对稳压电源进行实验测试；3、制作变压源，实验服务由DC电源模块，实现输出电压的调节功能；4、利用变压源实现对于直流稳压电源的调节；二、实验原理稳压电源是由 DC 电源模块、电感、晶体管、电容以及变频器等部件组成的控制回路，用以实现可靠稳定的输出电压，其基本原理是通过调节变频器的输出频率来调节 DC 电源模块的输出电压，使电源模块的输出稳定在一定的等级，从而实现稳压的要求。
三、实验环境硬件环境： DC 电源模块、电感、晶体管、电容及变频器等软件环境： oscilloscope四、实验测试1、DC 电源模块：根据理论电路设计，布置 DC 电源模块，同时使用 oscilloscope测试 DC 电源输出；2、变频器：同样配置电路，使用变频器调节输出频率；3、电感、晶体管和电容：根据理论电路及电路仿真的正确性，布置电感、晶体管和电容，并进行 oscilloscope 反复测试；4、整机设计：将 DC 电源模块、变频器、电感、晶体管以及电容一起设计成完整的稳压电源，并测试稳压电源是否能够正常输出电压。
五、实验结果通过实验测试表明，所设计的电路结构能够正常工作，DC 电源模块能够输出稳定的直流电压，变频器能够根据设定的频率正确调节输出电压，稳压电源能够提供一致的直流电压输出。
因此，实验的目的得到了较好的满足。
六、结论本次实验建立了直流稳压电源的设计原理，已设计合理、结构正确的电路，同时，通过 oscilloscope 进行实验测试，得出稳压电源能够正常输出稳定的电压，实验目的得到了满足。
稳压电源仿真实验报告
稳压电源仿真实验报告
一、报告的目的
本报告的目的是通过稳压电源仿真实验，深入了解电源的基本原理，以及不同种类的电源在工程现实中的应用。
二、实验仪器
本实验使用稳压教学仿真系统，其主要部件由50V、180W、电网驱动2节AVS稳压芯片组成，同时具有按键控制、变压器、散热、线性稳压器、瞬态和功率标定等主要部件。
三、实验内容
1、负载变化的稳压器实验：在不同负载范围内测试稳压器的效率；
2、波形技术分析：分析电源输出波形及其随负载变化；
3、瞬态响应实验：测试电源在瞬态特性下的负荷、瞬态耗散和短路能力；
4、功率测试：测试电源在功率负荷情况下的输出特性。
四、实验结果
1、负载变化的稳压器实验中，随着负载的增加，稳压器的工作电流也有所不同，表现出良好的调节性能；
2、波形技术分析中，稳压器的输出电压和输出功率在不同负载情况下都表现出良好的可靠性；
3、瞬态响应实验中，稳压器能够稳定的输出单一的电压，具有良好的瞬态特性；
4、功率测试中，稳压器具有良好的功率容量，能够处理大范围的功率负荷。
五、结论
通过本次稳压仿真实验，我们能较好地了解和掌握稳压电源的基本原理及其在工程现实中的应用，更好地完成日常电器装配工作。
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直流稳压电源的设计仿真实验
（一）计算机仿真部分
1、半波整流电路
（1）从元件库中调出图4.2-10 所示的所有元件（注意器件参数），并连接好电路。
（2）函数发生器设置为50Hz，220V（本实验均采用此参数）。
启动仿真按钮，用交流电压表测量变压器次级电压，并记录幅值。
将示波器接于变压器次级输出端，观察并记录整流后的波形。
（1）从元件库中调出图4.2-12 所示的所有元件（注意器件参数），并连接好电路图。
（2）重复半波整流（2）中的内容。
（1）从元件库中调出图4.2-14 所示的所有器件（注意器件参数），并连接好电路图。
（2）重复半波整流（2）中的内容。
4.全波整流滤波电路
（1）从元件库中调出图4.2-16 所示的所有元器件（注意元件参数），并连接好电路图。
（2）在电容值取10μ F 时，设置好参数，启动仿真按钮，用交流电压表测量变压器次级的电压，记录幅值。
用示波器接于变压器的次级及输出端，观察并记录整流前后的波形，并测量纹波电压的峰峰值。
（3）在电容值取100μ F，1000μ F 时，重复（2）中的内容。
（4）在电容值取100μ F 时，将负载电阻的值分别取50Ω ，100Ω ，300Ω ，重复（2）中的内容。
（5）比较RC 取值不同时，整流滤波的效果。
说明二者之间的关系。
全波整流滤波输入输出波形图（电容：100μ F，电阻：100Ω ）
全波整流滤波输入输出波形图（电容：1000μ F，电阻：100Ω）
全波整流滤波输入输出波形图（电容：100μ F，电阻：100Ω ）
全波整流滤波输入输出波形图（电容：100μ F，电阻：300Ω ）
在全波整流滤波电路中，电阻R 与电容C 的关系为：当电阻R 一定时，电容 C 值居中时，电路的滤波效果最好；当电容C 一定时，电阻R 越大，电路的滤波效果越好。
（二）设计电路
设计电路一：同时输出±12V 电压，Iomax = 0.8 A（性能指标：Δ V op-p ≤ 5mV，SU
≤5×10-3）。
Δ V op-p 的测量电路图、波形及测量值
由上图可知Δ V op-p1=321.358+730.710pV=1.052nV≤ 5mV ，符合要求；｜Δ V op-p2 ｜= ｜-683.060-382.540｜pV=｜-1.065｜nV=1.065nV≤ 5mV，符合要求。
所以这个稳压电源的Δ V op-p 符合性能指标要求。
稳压系数Su 的测量电路图
VO1 和VO1 ’的测量值
VO 和VO’的测量值
VO2 和VO2’的测量值
VO1=12.41V，VO1’=12.551V，VO=12.41V，VO’=12.551V，VO2=12.41V，VO2’ =12.551V。
将数据带入公式SU= （4.2-9），计算得：Su1=0≤5×10-3，Su2=0≤5×10-3。
所以这个稳压电源的Su 符合性能指标要求。
综上可知：这个稳压电源可以正常工作，且各方面性能都符合性能指标的要求，这个稳压电源就是所要的稳压电源。
设计电路二：Vo = +3V ~ +9V 连续可调，Iomax = 0.8 A（性能指标：Δ Vop-p ≤ 5mV，SU ≤5×10-3）
此稳压电源输出电压的测量电路图
此稳压电源的最小输出值和最大输出值
Δ V op-p 的测量电路图、波形及测量值
由上图可知Δ Vop-p=28.935+23.092μ V=52.027V≤ 5mV，符合要求。
所以这个稳压电源的Δ V op-p 符合性能指标要求。
稳压系数Su 的测量电路图
VO1 的测量值
VO 的测量值
VO2 的测量值
由图可得VO1=9.025V ，VO=9.028V ，VO2=9.031V 。
将数据带入公式（4.2-9 ），计算得：Su=220/(242-198)*(9.025-9.031)/9.028=0.0033≤5×10-3。
所以这个稳压电源的Su 符合性能指标要求。
综上可得，最终电路
(一)
（二）
实验室操作：
CW7805系列
输出电压4.9V，纹波电压4.16mV
CW317系列
输出电压范围15.163-15.594V（有负载电阻R），17.653-18.622V（无负载电阻R）。
纹波电压1.92V。