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。