直流型稳压电源开关设计与仿真

物理与机电工程学院（2015——2016 学年第二学期）

综合设计实验报告

电源开关的设计与仿真

专业：电子信息科学与技术

学号：2014216041

姓名：张腾

指导教师：石玉军

串联型直流稳压电源开关的设计与仿真

一、设计目的及任务

1.实验目的：设计一个输出电压在6—15V可调的串联型直流稳压电源开关，将市电（220V|50Hz的交流电）经电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路后转变为6—15V的直流稳定电压。熟悉模电中所学的知识，掌握串联型稳压电源开关的设计方法，并用Altium Designer做出稳压电源开关的PCB双面板。应注意以下几点：

(1)合理的选择电路板的尺寸;

(2)合理的布局、布线,VCC和GND的线宽要加大;

(3)标注出电路板尺寸等关键信息；注：留出输入、输出端子。

2.实验任务：

（1）了解带有放大环节串联型稳压电源开关电路的组成和工作原理；（2）识图放大环节串联型稳压电源开关电路的电路图；

（3）仿真电路并选取元件；

（4）安装调试带有放大环节串联型稳压电源开关的电路；

（5）撰写设计报告。

二、设计原理及过程

电子设备一般都需要直流电源供电，这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。

1.原理图

（串联型稳压电源开关原理图）

2.原理分析

直流稳压电源开关由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，电网供给的交流电压经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压，再用滤波器滤去其交流分量，就可以得到比较平直的直流电压。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动和负载而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出的直流电压更加稳定。

整个电路串联起来就组成了具有放大环节的串联型稳压电源开关电路图，其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为具有放大环节的串联型稳压电源开关电路，它由调整元件（两个晶体管组成的复合管）；比较放大器；取样电路；基准电压等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭合系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经比较放大器放大后送至调制管的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

三、元件清单：

变压器、集成运算放大器、稳压管、二极管、三极管、电解电容、电阻、电位器、电源器、电源线等。

四、系统仿真：

（包括仿真原理图、仿真结果图、3D视图及PCB设计步骤）

1.串联型直流稳压电源开关仿真原理图

2. 串联型直流稳压电源开关仿真结果图

3. 3D效果图

4. PCB设计步骤：

(1).文件链接与命名：引入设计项目；建立空白PCB文件；命名PCB文件；移出文件。

(2).电路板禁止布线区的设计

(3).数据的导入：在导入数据前，应该检查所用的原理图中的元件的封装库是否全部装入，尤其是所用的原理图，不是在当前系统中绘制的，或者说所用的原理图是调入其他系统的，填装元器件封装库的工作更为必要。

(4).PCB设计环境参数的设置

(5).元件的自动布局

(6).元件封装的调换

(7).PCB与原理图文件的双向更新

(8).元件布局的交互调整:手工调整；自动排列。

(9).设置布线规则：设置双面板布线方式；设置一般导线宽度；设置电源线的宽度。

(10).自动布线（手工布线）

(11).电路板的3D效果图

五、结果及结论

1.结果：整个电路串联起来就组成了具有放大环节的串联型稳压电源开关,它将交流电先整流成直流电，再将直流逆变成交流电，在整流输出成所需要的直流电压。

2.结论：本次实验是对直流型稳压电源开关的进一步了解和应用，通过对它们运用Multisim软件和PCB软件来熟悉电源开关的工作原理，了解其本质并通过各种软件来综合学习，提高了学习能力，懂得运用更多的方法来更快速地掌握新知识。

六、心得体会

通过本次试验，我更加充分地理解了课本上的知识，总的来说，提升了我对电子电路的设计认识，我意识到我们所学的知识将来都是要付诸实践的，因此要从实际出发，理论联系实际。

在此次试验中，我通过查阅资料，和同学讨论，解决了实验中所遇到的困难。当然，在此过程中，团队两个人之间的协作和配合能力也至关重要，一次实验不仅仅让我们巩固深化了课本知识，还增进了同学之间的友谊，提高了我们的动手能力和团队协作能力。