基于Protel99的直流线性稳压电源的仿真与设计.docx
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基于Protel99的直流线性稳压电源的仿真与设计
课程设计说明书
课程名称:
模拟电子技术课程设计
设计题目:
直流线性稳压电源的仿真与设计
专业:
自动化班级:
1004
学生姓名:
甘显豪学号:
10401701305
指导教师:
廖无限
湖南工业大学
2013年1月5日
1.引言
电子技术课程设计是电气、电子、机电及其相关专业教学中的一个重要组成部分。
通过电子技术课程设计的训练,可以全面调动学生的主观能动性,融会贯通其所学的电路和电子技术课程基本原理和基本分析方法,进一步把书本知识与工程实际需要相结合,实现知识向技能的转化。
在电路设计过程中,为了检验所设计的电路性能,必须搭建实际电路,以实验检验和联调电路,因此给设计工作带来难度。
传统设计不仅研制时间长、而且人为因素较大,设计质量取决于设计者的经验。
EDA技术最大的优点之一是可以实现基于程序模型的电路仿真,在设计的过程中,随时随地都可以进行实验仿真和功能验证。
Protel99SE在早期版本的基础上加强了软件的仿真功能,其仿真模块Protel99SEAdvancedSIM99是一个功能强大的混合信号仿真器,可提供连续的模拟信号和离散的数字信号仿真。
电路原理图的设计质量将直接影响后面的工作,要求首先是正确性,因为在一个错误基础上所做的工作没意义;其次布局合理;最后是美观。
电路的仿真设计流程。
如下图所示:
设计电路原理图的步骤如下:
1、设置电路图纸参数和相关信息;
2、装入所需要的元件库;
3、放置元件;
4、电路图布线;
5、调整检查和修改;
6、补充和完善;
7、保存和打印输出。
本次电子技术课程设计的任务是运用Protel99SE进行直流线性稳压电源的仿真与设计。
2.基本入门练习
2.1基本原理
(1)工作原理
通过市电220V50Hz电源,经变压器降压、整流器整流、电容滤波器滤波、调整管等组成的串联稳压电路,实现制作和设计电源的稳定输出。
(2)器件参数设置
在protel99仿真库中加载Sim库,调用相应的仿真器件绘制仿真电路图,设置响应仿真参数,进行执行仿真设置,点击运行按钮,设置观察仿真波形,多次反复设置后达到设计目的。
2.2仿真分析
根据设计要求,分别仿真简单的串联稳压电源、固定输出的串联稳压电源仿真和串联可调稳压电源仿真三部分内容。
其过程是在protel99仿真库中加载Sim库,调用相应的仿真器件绘制仿真电路图,设置响应仿真参数,进行执行仿真设置,点击运行按钮,设置观察仿真波形,多次反复设置后达到设计目的。
3.固定直流线性稳压电源仿真
3.1简单的串联稳压电源
1、简单的串联稳压电源仿真原理图
原理图如图1所示,有交流输入电源v1、变压器TF1、整流桥D1、滤波电容器C1、三极管Q1、稳压二极管D2、滤波电容器C2、负载电阻R2组成,各器件参数如图所示。
图1
2、交流输入仿真波形
交流输入电源为ac-in,如图2所示。
从图中可以看出交流电压峰值约为310V,频率为50Hz。
图2
3、交流输出仿真波形
交流输入电源为ac-in2,如图3所示。
从图中可以看出交流电压峰值约为30V,约为输入十分之一,频率为50Hz。
图3
4、直流输入仿真波形
直流输入电源为dc-in,如图4所示。
从图中可以看出经整流器输出的波形纹波较大输出电压不稳定,直流电压峰值约为29V。
图4
5、直流输出仿真波形
直流输出电源为dc-out,如图5所示。
从图中可以看出经整流器输出的波形几乎无纹波输出电压稳定,直流电压峰值约为6.2V。
图5
6、各输入输出电压波形
各输入输出电压波形如图6所示,各项参数的设置达到了仿真设计的目的。
图6
3.2固定输出的串联稳压电源仿真
1、固定输出的串联稳压电源仿真原理图
原理图如图1所示,有交流输入电源v1、变压器TF1、整流桥D1、滤波电容器C1、三端稳压器U1、滤波电容器C2、负载电阻R2组成,各器件参数如图所示。
图1
2、交流输入仿真波形
交流输入电源为ac-in,如图2所示。
从图中可以看出交流电压峰值约为310V,频率为50Hz。
图2
3、交流输出仿真波形
交流输出仿真电源为ac-in2,如图3所示。
从图中可以看出交流电压峰值约为31V,约为输入十分之一,频率为50Hz。
图3
4、直流输入仿真波形
直流输入电源为dc-in,如图4所示。
从图中可以看出经整流器输出的波形纹波较大输出电压不稳定,直流电压峰值约为30V。
图4
5、直流输出仿真波形
直流输出电源为dc-out,如图5所示。
从图中可以看出经整流器输出的波形几乎无纹波输出电压稳定,直流电压峰值约为12V。
图5
6、各输入输出电压波形
各输入输出电压波形如图6所示,各项参数的设置达到了仿真设计的目的。
图6
3.3串联可调稳压电源仿真
1、串联可调稳压电源仿真原理图
原理图如图1所示,有交流输入电源v1、变压器TF1、整流桥D1、滤波电容器C1、三端稳压器U1、可调电阻RW、滤波电容器C2、负载电阻R2组成,各器件参数如图所示。
图1
2、交流输入仿真波形
交流输入电源为ac-in,如图2所示。
从图中可以看出交流电压峰值约为310V,频率为50Hz。
图2
3、交流输出仿真波形
交流输出电源为ac-in2,如图3所示。
从图中可以看出交流电压峰值约为31V,约为输入十分之一,频率为50Hz。
图3
4、直流输入仿真波形
直流输入电源为dc-in,如图4所示。
从图中可以看出经整流器输出的波形纹波较大输出电压不稳定,直流电压峰值约为30V。
v
图4
5、直流输出仿真波形
直流输出电源为dc-out,如图5所示。
从图中可以看出经整流器输出的波形几乎无纹波输出电压稳定,直流电压峰值约为6.8V。
图5
6、各输入输出电压波形
各输入输出电压波形如图6所示,各项参数的设置达到了仿真设计的目的。
图6
4.总结
作为初学者(也不能说是初学,因为暑假电子设计大赛培训过画原理图与PCB,只是在仿真方面没用这软件),在这一周里,我们主要是学习原理图的绘制与仿真,让我比较全面地了解和掌握了绘制、编辑电路原理图和印制电路图及仿真的方法和技巧,并能处理一些常见问题。
在对protel软件的学习中,我有不少心得体会,下面我就谈一下我的学习体会。
首先这protel99安装也是个小考验,必须要密钥破解才能应用。
很多同学把它汉化了,自然少了很多选项,比如仿真选项也没了,所以老师多次强调我们不要汉化。
其次这protel99不兼容WIN7系统,然而我们现在很多同学的电脑都是WIN7了,这又是一大难题。
我也在网上查过很多方法,无非就是修改什么参数之类的,都不管用。
后来我自己终于摸索出WIN7原理图加库文件的方法了,其实很简单:
打开sch文件下,点左边find->选好所要添加的文件(路径)->findnow->AddToLibraryList..就OK了。
当然还有一个比较慢点的办法,那就是在原有的库文件中新建,如果其他库也没有所要用的元件,就必须用这方法了。
至于WIN7添加PCB封装库也很简单的,呵呵。
其实这些只是软件上的问题,关键还是要会用这软件绘制原理图与仿真,以及最重要的画PCB,PCB布局与连线是很需要经验的,因为我们这次课程主要是仿真,这里就不多说PCB方面了。
这里我只能感慨下,protel99仿真其实不是很好用,不仅不兼容WIN7,还有就是仿真库里元件比较少,还是proteus或EWB仿真比较好,但是就如老师说的,现实工业生产中还要把原理图转成PCB,所以protel99还是要学会的,终上所述,还是用现在protel99的升级版AltiumDesigner,其实学会protel99,AltiumDesigner也差不多,只是功能变强大了。
通过这次老师讲的protel99仿真的应用,使我更加全面掌握protel99的主要功能(绘制、编辑电路原理图和印制电路图及仿真),要真正掌握必须得多练习,一些常用的技巧与操作才能孰能生巧,PCB布局和连线我是深有体会,经验很重要。