基于Multisim软件的串联型稳压电路设计

学校:周口职业技术学院

指导老师：袁文凤

学号：09811237

班级：09级应用电子（2）班

                           姓名：毛帅

基于Multisim软件的串联型稳压电路设计

摘要：

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。，本文采用Multisim9仿真软件对串联型稳压电路的设计与参数的设定和分析，以及调整管的选择。

关键字： Multisim9  稳压电路   串联型  

引言

Multisim9是电子电路设计与仿真方面的EDA软件。由于Multisim9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Multisim9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Multisim9电路仿真软件进行验证。例如串联型直流稳压电路的设计，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，从而维持输出电压基本不变。

1 电的组成和工作原理

串联型稳压电路的原理图如图1.1所示，电路包括四个组成部分。

（1）采样电阻

  由电阻R1、R2和R3组成。当输入电压发生变化时，采样电阻对变化量进行采样，并传送到放大电路的反响输入端。

（2）放大电路

   放大电路的作用是将采样电阻送来的变化量进行放大，然后传送到调整管的基极。

（3）基准电压

基准电压有稳压管ＶＤZ提供，接在放大电路的同向输入端。采样电压与基准电压进行比较，得到的差值再由放大电路进行放大。

（4）调整管

     调整管VT接在输入直流电压UI与输出端的负载电阻RL之间，当输出电压UO发生波动时，调整管的集电极电压产生相应的变化，使输出电压基本保持稳定。

图1.1 串联型稳压电路

     下面分析串联型直流稳压电路的稳压原理。假设由于Ui增大或IL减小而导致输出电压UO增大，则通过采样以后反馈到放大电路的反向输入端的电压UF也按比例的增大，但同相输入端的基准电压ＵＺ保持不变，故放大电路的差模输入电压Uid=UZ-UF将减小，于是放大电路的输出电压减小，使调整管的基极输入电压Ｕｂｅ减小，则调整管的集电极电流Ic随之减小，同时集电极电压Uce增大，最后使输出电压的UO保持基本不变。以上稳压过程可简明的表示如下：

Ui            UO          UF         Uid           Ｕｂｅ         Ic  

                     UO                                                 Uce 

由此看出，串联型直流稳压电路的稳压过程，实质上是通过电压负反馈使输出电压保持基本稳定的过程。

2输出电压的调节部分

串联型直流稳压电路的一个优点是允许输出电压在一定的范围内进行调节。这种调节可以通过改变采样电阻中电位器R2的滑动端位置来实现。

定性的看，当R2的滑动端向上移动时，反馈电压UF增大，放大电路的差模输入电压减小，使调整管的Ube减小，则Uce增大，于是输入电压UO减小。反之，若R2的滑动端向下移动，则UO增大。

在图1.1中，假设放大电路是理想运放，且工作在线性区，则可以认为其两个输入端“虚短”，则，在本电路中=Uz ， =UF，故Uz=UF，而且两个输入端不取电流，则由图可得

Uz=UF=  则

UO=                             （2.1）

当R2的滑动端调至最上端时，R21=0 ，R22=R2 ，UO达到最小值，此时

 UO=                          (2.2)

而当R2的滑动端调至最下端时，R21=R2 ，R22=0 ，UO达到最大值，可得

UO=                          (2.3)

四、电路调试与测试结果

电路安装完成后，按照电路原理图认真检查，确认连接无误后接通交流电，进行电气检查。首先，在负载开路下，调节电位器，用万用表观察U。的变化，如果输出电压随电位器的变化而均匀变化，说明电路基本正常工作。测量稳压管、三极管的工作电压，无异常，调节电位器，使输出电压为6V和9V两档。将可调电位器作为负载接入电路，检测输出电流。其次，用示波器检测输出纹波的大小，小于5mV，附和设计要求。附仿真结果和测试结果。

3 稳压电路的仿真

打开Multisim9的软件的工作界面，根据以上的例子画出原理图。在元件栏选择电阻电容等元器件，电阻的阻值根据以上的理论计算选取，运放选择AD4SH，以及调整管选择2N1711,稳压管选用1N4955（如图3.1）。利用电压表来测量输出的电压，并通过改变滑动变阻器的阻值来测量输出电压的范围，以及通过改变负载电阻的大小，来验证稳压电路的稳压特性。

             图3.1          稳压电路的Multisim仿真原理图

1通过改变滑动变阻器的阻值来测量，输出电压UO的范围

（1）当滑动变阻器滑到100%时，按下仿真开关，观察并记录电压表示数，仿真结果如截图所示（图3.2）

图3.2 滑动变阻器滑到100%时的仿真

（2）当滑动变阻器滑到0%时，按下仿真开关，观察并记录电压表示数，仿真结果如截图所示（图3.3）

图  3.3  滑动变阻器滑到0%是的仿真

由上的仿真结果可以看出UO的范围在9.707~15.147

而理论计算的结果是UO的范围是9.76~15.23

因而仿真的结果与理论计算的结果相近，可见仿真结果是正确的。

4  总结：

Multisim是一个非常有用的仿真软件，在实际搭电路之前，能够运用仿真软件进行仿真，能够减短设计的时间。此论题首先根据稳压电路的原理进行理论计算，计算出的元件参数，再用Multisim进行仿真，来验证理论计算的正确性。而后期的硬件搭建，主要是根据仿真的电路图进行。

        然而，使用稳压电路时，如果输出端过载甚至短路，将使通过的调整管的电流急剧增加，假如电路中没有适当的保护措施，可能使调整管造成损坏，所以这也是本电路的缺陷，所以在以后的电路改进上，应该增加保护电路。