基于Multisim的直流稳压电源设计

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，学生通过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。

Multisim2001是电子电路设计与仿真方面的EDA软件。由于Multisim2001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Multisim2001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Multisim2001电路仿真软件进行验证。例如串联型直流稳压电源的设计，该系统是由整流、滤波和稳压三部分组成，桥式整流电路加上电容滤波后，使输出的波形更平滑，稳压部分，一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Uo变化时，取样电路将输出电压Uo的一部分馈送给比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Uo的变化，从而维持输出电压慕本不变。

1. 直流稳压电源设计

设计并制作串联型直流稳压电源，其输出电压UO=10V，输出调整范围为8～12V，额定输出电流IL=100 mA，电网电源波动±10％，稳压系数Sr<0.05，输出电阻RO=0.05。工作温度为25～40℃。

1.1 初选电路

根据设计题目要求，输出电流为100mA较大，所以选用由两个三极管组成的复合管，从稳压调节范围考虑，选择带有可变电阻器的取样电路，由此初选一个电路原理图如图1，通过参数计算和仿真测试，再重新考虑所选电路，使之满足要求。最后在调试过程中进一步确定电路及元件参数。

1.2 元件参数选择

1.2.1 整流滤波电路

采用桥式整流，电容滤波电路。为了保证调整管始终工作在放大区，需要有一定的管压降，根据计算得出U1=15V。考虑到IL=100mA，加上通过R6、稳压管VZ的电流(取10mA)，取样电路的电流(取20mA)。经过整流二极管的电流ID=130mA。在实际电路中根据计算出的U1和ID来选取整流二极管，本例中选取3N259，滤波电容选取470μF／30V。

1.2.2 调整部分

调整管V1的选取原则是工作可靠。根据BUCEO≥UOMAX，ICM≥1.5IOM，选取V1为2N6703。

1.2.3 基准电压

选择原则是使取样电压尽可能高一些，以更好地反映Uo的变化，一般取分压比为(0.5～0.8)，稳压值在6V左右较好。所以选取稳压值为6.2V，型号为IN4735A的稳压管。

1.2.4 放大电路和取样电路

选择放大电路参数的原则是保证在电网电压或负载电流变化时放大电路都应工作在放大区并且尽量提高放大倍数，以满足稳压精度的要求。这里选取2N2222。

取样电路，为了提高稳定性，要使通过取样电阻R7、RP、R8的电流比V4基极电流大得多，这样才能保证分压比的要求。但是电流太大时，取样电阻上的损耗也大，这里取电流为20mA。根据计算选取R7=100Ω，R8=200Ω，RP=220Ω。

2. 编辑电路原理图

2.1 放置元器件

在Windows桌面上，双击Multisim2001图标进入程序主窗口，主窗口中最大的区域是电路工作区，在此可对电路原理图进行编辑和测试。首先，将初选电路原理图中的所有元器件，分类从元器件库中调出来。方法是在元器件库工具栏中，单击包含该元器件的图标，打开该元器件库，从元器件库中将该元器件拖拽至电路工作区。例如：放置V1，单击三极管元器件库图标，打开Transistors三极管元器件库，三极管图标下的底纹有灰色和绿色，灰色是表示现实中存在的元器件，绿色表示在现实中不存在，是虚拟元器件。单击灰色底纹的NPN型三极管，打开ComponentBrowser对话框，选择2N6703，单击OK，移动鼠标到合适位置，单击鼠标放下三极管。元器件方向不合适，在其上右键单击，出现快捷菜单，在菜单上根据需要选择镜像、旋转……。元器件V1需要执行90CounterCW命令，逆时针旋转90°。到此为止，元器件V1放置完毕。利用此方法依次放置所有元器件。元器件放置完后，要精心布局元器件的放置位置，以确保元器件分布合理、美观。

2.2 导线的连接

元器件放置完毕后，进行连线，按照原理图，将鼠标指向元器件的管脚使其出现实心小十字，按下鼠标左键，拖拽出一根导线并连接至相关元器件的管脚，同样方法，正确完成所有导线的连接。至此原理图编辑完成，如图1所示。