数字式稳压电源的MULTISIM仿真与实现 的毕业设计Word格式文档下载.docx
《数字式稳压电源的MULTISIM仿真与实现 的毕业设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字式稳压电源的MULTISIM仿真与实现 的毕业设计Word格式文档下载.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。
（4）总电路图：
连接各模块电路。
研究方法:
先设计并制作一个间断可调数字式稳压电源，设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。
然后自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。
要求：
（1）态度端正，积极努力完成毕业设计
（2）严格按照进度计划，完成进度计划内的任务
（3）严格按照学校的毕业设计论文的要求完成论文
（4）通过multisim设计数字式稳压可跳跃电源，先将电压数值显示在数码管上，再通过电压表测出输出电压值和显示值比较。
进
度
计
划
毕业设计初步安排：
第五周：
完成毕业设计开题报告
第六至八周：
完善毕业设计基本思路
第九至十周：
看资料，熟悉相关语言
第十一至十三周：
初步完成毕业设计报告
第十四至十五周：
完善毕业设计报告
第十六周：
递交毕业设计报告
参
考
文
献
[1]刘桂英，刘高潮，黄国华串联型直流稳压电源的仿真分析1．广西师范学院物理系，广西南宁530001；
2．桂林工学院南宁分院，广西南宁530001
[2]莫怀忠，贵州电子信息职业技术学院
[3]杨瑞兰，翟学东河南工业职业技术学院，南阳473009
[4]詹新生，张江伟徐州工业职业技术学院信电系江苏徐州221106
[5]任德齐，陈松电子设计自动技术北京电子工业出版社2002
[6]余云华，懂传岱数字电子技术东营石油大学出版社2008.1
指导教师签字：
年月日
教研室主任签字：
年月日
摘要
在当代电子业迅猛发展，电力电子技术的不断创新，电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的技术，服务于各行各业。
数字电源器件必须包含可配置控制器内核，再加上一个能作为DC/DC或AC/DC电源转换应用的集成PWM控制器，器件内部以数字形式执行回路转换功能，通常认为如果可以进行通信，数字电源通过串行接口扩展了监测和控制功能，使电源设计更简单、更灵活，数字式稳压电源与传统稳压电源电路相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点。
目前，数字式直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛应用于教学、科研等领域。
在数据通信设备中，通常主板需要36到40个电压轨；
在计算行业，一个主板上各种ASIC、存储器和处理器芯片组通常需要的电压轨超过20个。
这种复杂的电源系统需要对各种参数进行精细的诊断、控制和监控，而这些功能是模拟电源所不能实现的。
传统的解决方案通过增加分离的微控制器的方法对于降低系统成本、功耗、板子面积都不利，而数字电源的高度集成、设计灵活的特点能解决这些设计需求。
“数字电源提供了目前模拟设计所不具备的新特性，如通信、诊断、易于升级、实时监控等，系统设计人员可用这些新特性来提高电源性能。
本文研究数字稳压电源的控制电路、D/A转换电路、输出电路、数字显示电路等硬件电路的设计，完成电路仿真软件，并实现电路硬件调试与测试[1]。
【关键词】：
数显控制D/A转换
ABSTRACT
Therapiddevelopmentofthemodernelectronicindustry,innovationinpowerelectronicstechnology,powertechnology,especiallyinadigitallycontrolledpowertechnologyisaverypracticaltechnologyservicestoallindustries.Digitalpowerdevicesmustbeincludedtoconfigurethecontrollerkernel,plusaconversionapplicationsasDC/DCorAC/DCpowersupplyintegratedPWMcontroller,thedeviceinternalloopconversionfunctionsperformedindigitalform,usuallythinkthatifwecancommunicate.Thedigitalpowermonitoringandcontrolfunctionsviatheserialinterfaceexpansionandpowersupplydesignissimpler,moreflexible,digitalpowersupplycomparedwiththeconventionalpowersupplycircuitiseasytooperatehighvoltagestabilitycharacteristics.Atpresent,thedigitalDCpowersupplyisoneoftheelectronicequipmentiswidelyusedinteaching,researchandotherfields.
Inthedatacommunicationsequipment,usuallythemotherboardvoltagerailsof36-40;
inthecomputingindustry,avarietyofmotherboardASICs,memoryandprocessorchipsetsusuallyneedmorethan20rails.Thiscomplexpowersystemneedariousparametersfinediagnosis,controlandmonitoring,thesefeaturescannotbeachievedbytheanalogpower.Traditionalsolutionstoreducesystemcostsbyincreasingtheseparationofthemicro-controller,powerconsumption,boardareaareunfavorable,whilethedigitalpower,highlyintegratedandflexibledesignfeaturestoaddressthesedesignrequirementsDigitalpoweranalogdesigndonothavenewfeatures,suchascommunication,diagnosis,easytoupgrade,real-timemonitoring,systemdesignerscanusethesenewfeaturestoimprovepowerperformance.
【Keywords】DigitalControlD/Aconverter
前言
EDA技术发展迅猛，已在科研、产品设计与制造及教学等各方面都发挥着巨火的作用。
EDA代表了当今电子产品设计的最新发展方向，利用EDA工具，电子工程师不仅可以在计算机上设计电子产品，还可以将电子产品从电路设计、模拟实验、性能分忻、到设计出PCB印制板的整个过程在计算机上处理完成。
在教学方面，几乎所有理工科的高校都开设了EDA课程，通过EDA的学习演练，掌握用EDA技术进行电子电路的设计、《电子技术基础》课程的模拟仿真实验，从而为今后从事电子技术设计工作打下基础。
数字技术是当前发展最快的学科之一，数字逻辑器件已从当年的中、小规模集成电路发展到了今天的大规模、超大规模集成电路。
数字逻辑电路的设计方法也在不断的演变和发展，并涵盖了更为广泛的内容，即硬件逻辑设计、软件逻辑设计和专用集成电路设计。
Multisim10是电子电路设计与仿真方面的EDA软件。
由于Multisim10的最强大功能是用于电路的设计与仿真，因此称这种软件叫做虚拟电子实验室或电子工作平台。
在任一台计算机上，利用Multisim10均可以创建《电子技术基础》虚拟实验室，从而改变传统的教学模式，学生可把学到的《电子技术基础》知识，应用Multisim10电路仿真软件进行验证。
例如多级放大电路、功率放大电路的等的验证。
《数字电路与逻辑设计》中各个数字电路的实验验证[2]。
第1章Multisim仿真软件的介绍与操作
在任一台计算机上，利用Multisim10均可以创建《电子技术基础》虚拟实验室，从而改变传统的教学模式，学生可把学到的《电子技术基础》理论知识，应用Multisim10电路仿真软件进行验证
第1节Multisim仿真软件的基本操作
一、Multisim的概述
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以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。
计算机技术的发展以及对电子系统设计的新需求。
推动电子线路的设计方法和手段取得了长足的进步。
Electronicesworkbench（简称EDA）工具代表着现代电子系统设计的技术前沿，不仅为学员提供了功能强大的设计工具，也为理解相关课程教学内容提供了先进的教学手段和方法．在众多的EDA仿真软件中。
Multisim2001是优秀的EDA软件之一。
Multisim是一种专门用于电子电路仿真和设计的EDA工具系统，属于Electronicsworkbench系列软件的高版本。
Electronicsworkbench（简称EWB）由加拿大InteractiveImageTechnologies公司（简称IIT公司）于1988年推出。
IIT公司从EWB6.0版本开始，将电路图输入仿真与设计的模块更名为Multisim。
Muhisim2001是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于2001年推出的最新版ElectronicWorkbenchf（缩写EWB）最具有特色的电路输入/仿真模块（另一模块是Uhiboard／PCB设计模块、）；
Multisim2001具有很好的用户界面，虚拟仪器齐全，包括示波器、万用表、功率计、函数发生器、扫频仪、失真度分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪和网络分析仪等等；
能进行多种仿真分析：
DC分析、AC分析、瞬分析、傅立叶分析、噪声分析、失真度分析、灵敏度分析、参数扫描分析、最坏发问分析、MonteCarlo分析、温度扫描分析、零极点分析、转换参数分析等l6种非常适宜模拟电子技术教学中的演示教学。
和旧版EWB4.0和EWB5.0相比较，Mulitism2001有很大改进。
为用户提供元器件模型的扩充和技术支持。
EDA就是“ElectronicDesignAutomation”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Multisim9软件就是这方面很好的一个工具。
而且Multisim9计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW8）（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。
学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。
并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
极大地提高了学员的学习热情和积极性。
真正的做到了变被动学习为主动学习。
这些在教学活动中已经得到了很好的体现。
还有很重要的一点就是：
计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进
二、Multisim软件的特点
EWB提供交互式的SPICE电路模拟，这种方式既可增强SPICE的功能，也可发挥方便实用的人机形界面；
EWB具有完整的混合模拟与数字信号模拟的功能，可任意地在系统中集成数字及模拟元件。
EWB会自动地进行信号转换。
在输出信号的观察上，EWB具备即时波形显示功能；
EWB具有下拉式电路编辑功能表，可使电路元件的输入更为简易快速；
EWB具有虚拟的仪表设备，包括波形函数产生器、万用表、示波器及逻辑分析仪等，可更具体的模拟实际的情况；
EWB主要用于电路的设计与仿真，在数字电路课程、物理实验、放大电路、电路分析、模拟电路、数字逻辑电路教学、电子技术及电路设计过程等中也得到广泛运用。
Multisim在保留了EWB原有优点的基础上，大大扩充了元件库中电路元件的数目，增强了软件的仿真测试和分析功能，可实现模拟/数字电路的Spice仿真、VHDL/Verilog设计与仿真、RF电路仿真等[3]。
Multisim软件具有以下一些特点：
①最突出的是软件中提供各种虚拟仪器。
其控制面板外形和操作方式都与实物相似，可实现虚拟实验；
软件带有丰富的电路元件库，并提供多种电路分析方法；
③可采用直观的电路图输入方式。
绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从运行的窗口上选取；
④操作方便、易学易用，很适合电子类课程的教学和实验。
三、Multisim的结构
Multisim2001由五部分组成：
输入模块、器件模块处理模块、分析模块、虚拟仪器模块、后续处理模块。
各模块的功能如下：
输入模块：
用户以图形方式输入电路图。
器件模块处理模块：
Multisim2001提供了丰富的元件，并可对元件属性进行编辑，还可以创造新元件。
分析模块：
Multisim2001的分析方法比较丰富，共有18种分析方法。
除具有Spice基本分析方法外，还有些独有的功能，例如零极点分析。
虚拟仪器模块：
是Multisim2001最有特色的部分。
与EWB相比，它种类更多，使用操作更方便。
后续处理模块：
可进行电路分析结果的后续处理，包括与多种软件的转换。
其中分析模块与虚拟仪器模块构成了强大的分析与仿真功能。
第2节Multisim仿真软件绘制电路图
一、对元件的操作
（一）创建元件
对于元件库中没有的元件，可以根据已知的模型参数进行创建。
创建后的元件只能存在User数据库中。
创建元件，选择Tools/CreateComponent…命令，程序会自动引导创建元件，即出现CreateComponentWizard对话框。
下面以晶体管9013为例说明创建过程。
①输入元件的基本属性，如图1.1所示。
其中在ComponentName文本框键入元件名；
在ComponentType下拉列表框选择元件类型。
②在如图1.2对话框中设置元件的封装参数
图1.1输入元件的基本属性图1.2设置元件的封装参数
③在如图1.3所示的对话框中编辑元件的符号
④在如图1.4所示的对话框中编辑元件封装形式中引脚名称与编号的对应关系
图1.3编辑元件的符号图1.4元件引脚与编号对应关系
⑤编辑元件的模型参数
⑥编辑仿真模型中引脚名称与编号的对应关系
六步完成之后，单击Finish按钮，此元件就添加到元件库中了。
（二）对元件赋值
如需要对器件赋值，则用鼠标双击器件（例如电容），出现一个赋值对话框，如图1.5所示。
然后点击Edit按钮，在如图1.6所示对话框中对电容进行赋值即可。
图1.5元件赋值图图1.6电容赋值图
（三）旋转元件
要旋转一个在电路窗口中的元件，即右击元件，弹出如图1.7所示的快捷菜单，进行相应操作。
FlipHorizontal（水平翻转）、FlipVertical（垂直翻转）、90Clockwise（顺时针转90°
）、90ClockwiseCW（逆时针转90°
）。
当然也可在选中元件后，选择Edit菜单栏中相应的命令进行操作[4]。
（四）替换原件
若替换一个在电路中的元件，首先双击元件，也可选中元件后选择Place｜ReplaceComponent命令，出现所选元件的对话框，如图1.8所示。
然后单击Replace按钮，则出现ComponentBrowser浏览器，选择合适的元件，单击OK即可。
（五）移动元件
若移动一个在电路窗口中的元件，首先单击此元件，将元件选中，按住鼠标将元件拖动至合适位置，再释放鼠标，元件就被放置在电路窗口中了。
图1.7元件旋转图图1.8元件替换图
二、绘图的基本操作
（一）连线
在电路图窗口中，通过连线（Wire）将元件与元件或元件与仪器连接起来。
Multisim中没有专门的连线命令，是自动的连线功能。
其过程为：
将鼠标置于元件的端点处，光标变成一个黑色的点，说明可以连线了。
然后拖动鼠标，出现虚线。
到达另一端点处单击，则连线完成，松开鼠标即可。
（二）改变连线颜色
改变连线颜色，只需将光标移到连线上，右击即弹出快捷菜单，如图1.9所示。
然后选择Color命令，出现Color设置对话框就可以设置新的颜色了。
图1.9连线颜色改变图图1.10连线方向改变图
（三）删除、移动连线
首先选中连线，方法是单击连线，处于选中状态的连线如图1.10所示。
删除连线只需单击Delete键即可。
移动连线则按住鼠标左键，拖动连线至合适位置即可。
（四）放置连接点
在Multisim中，若连线成T型交叉时，会自动出现连接点（Junction）。
手动放置连接点，需选择Edit｜PlaceJunction命令，光标上就出现一个连接点，然后拖动连接点至合适位置，再单击就行了。
第3节本章小结
通过学习和查阅相关资料，大致掌握了软件的操作，拿一些简单的电路进行练习，发现有些元器件没能找到，拿一些简单的电路进行练习，需要继续加强锻炼。
Multisim10确实是个不可多得的电路仿真工具，减少了实际操作中连接电路带来的一系列麻烦，直观简易，电路纠错方面，可以一目了然，运行错误也会有提示指出出错的原因，避免了很多不必要的麻烦。
第2章数字式稳压电源基础知识与原理分析
在所有的电子设备中，都需要稳定的直流电源供电。
虽然在有些情况下（如便携式设备）可用化学电池作为直流电源，但大多数情况是利用电网提供的交流电压经过转换而得到的直流电源的。
本章将介绍单相小功率直流电源的整流电路、电容滤波电路和稳压电路然后介绍数字电路的知识。
第1节稳压电源概述
一、电器释义
稳压电源（stabilizedvoltagesupply）是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。
包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。
二、发展历史
1955年美国的科学家罗那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。
此后，利用这一技术的各种形式的精益求精不断地被研制和涌现出来，从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子示换流设备。
由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。
由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也不能太高。
60年代，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现了，从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入，不再需要工频变压器降压了，从而极大地扩大了它的应用范围，并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。
省掉了工频变压器，又使开关稳压电源的体积和重量大为减小，开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。
70年代以后，与这种技术有关的高频，高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来，使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展，并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域，从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源的佼佼者。
三、交流稳压电源
又称交流稳压器。
随着电子技术的发展，特别是电子计算机技术应用到各工业、科研领域后，各种电子设备都要求稳定的交流电源供电，电网直接供电已不能满足需要，交流稳压电源的出现解决了这一问题。
常用的交流稳压电源有：
①铁磁谐振式交流稳压器
②磁放大器式交流稳压器
③滑动式交流稳压器
④感应式交流稳压器
⑤晶闸管交流稳压器
四、直流稳压电源
又称直流稳压器。
它的供电电压大都是交流电压，当交流供电电压的电压或输出负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。
稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。
前者表示输入电压的变化对输出电压的影响。
纹波系数表示在额定工作情况下，输出电压中交流分量的大小；
后者表示输入电压或负载急剧变化时，电压回到正常值所需时间。
直流稳压电源分连续导电式与开关式两类。
前者由工频变压器把单相或三相交流电压变到适当值，然后经整流、滤波，获得不稳定的直流电源，再经稳压电路得到稳定电压（或电流）。
这种电源线路简单、纹波小、相互干扰小，但体积大、耗材多，效率低（常低于40％～60％）。
后者以改变调整元件（或开关）的通断时间比来调节输出电压，从而达到稳压。
这类电源功耗小，效率可达85％左右，但缺点是纹波大、相互干扰大。
所以，80年代以来发展迅速。
从工作方式上可分为：
①可控整流型
②
升级会员 