Protel应用实践——直流稳压电源

课程设计任务书学生姓名：柯斐专业班级：通信1101班指导教师：黄铮工作单位：信息工程学院题目:Protel直流稳压电源设计初始条件：Protel99se软件、相关模电知识要求完成的主要任务:1、根据自选题目绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电子电路系统。2、绘制相应电路原理图的双面印刷版图*.pcb。3、对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图。时间安排：序号阶段内容所需时间1选题，原理方案设计2天2电路原理图、印刷版图设计、电路的仿真、实物制作3天3撰写报告1天4答辩1天合计7天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要电路仿真技术是近十年来在电子技术研究领域的一场革命。设计人员利用计算机及其软件的强大功能，在电路模型上进行电路的性能分析和模拟实验，从而得到准确的结果，然后再付诸生产，极大的减少了实验周期和试制成本，提高了生产效率和经济效益，受到了电子生产厂家的一致欢迎。现在，电子仿真技术已成为电子工业领域不可缺少的先进技术。可进行电子仿真的软件有多种，其中以PROTEL99流行最广。尤其是PROTEL99-SE仿真器，提供了强大的仿真功能，仅仿真元件就有6400多种，对模拟电路、数字电路和模拟数字混合电路均能实现仿真。PROTEL99-SE具有WINDOWS风格的菜单、对话框和工具栏，极大的方便了用户的操作。AbstractCircuitsimulationtechnologyinthelast10yearsofelectronictechnologyresearchinthefieldofarevolution.Designersusecomputersoftwareandthepowerofthecircuitmodelonthecircuitperformanceanalysisandsimulationexperiments,andobtainaccurateresults,andthenputintoproduction,greatlyreducingtheexperimentalcycleandtrialproductioncostsandenhanceproductionefficiencyAndeconomicbenefits,byelectronicmanufacturersunanimouslywelcomed.Now,electronicsimulationtechnologyhasbecomeindispensablefortheelectronicsindustryintheareaofadvancedtechnology.Mayconductelectronicsimulationofavarietyofsoftware,withthemostpopularPROTEL99.InparticularPROTEL99-SEemulator,providingapowerfulsimulationanddevicesimulationonlyhaveover6,400kindsofanalogcircuits,digitalcircuitsandanalogcircuitscanbemixedtoachievedigitalsimulation.PROTEL99-SEwithWINDOWS-stylemenus,dialogboxesandtoolbars,agreatconveniencetousersoftheoperation.目录1.直流稳压电源电路介绍...................................12.电路的工作原理.........................................22.1电源变压器...................................................22.2整流电路.....................................................32.3滤波电路.....................................................42.4稳压电路.....................................................53.用PROTEL绘制电路原理图...............................73.1创建ddb文件..................................................73.2新建原理图文件...............................................83.3载入元件库..................................................93.4放置元器件..................................................113.5布线........................................................124.电器检查及生成网络表.................................134.1电器检查、修改、调整.......................................134.2生成网络表..................................................134.3生成材料清单..............................................145．PROTELPCB印制板电路的绘制...........................155.1创建PCB文件.................................................155.2导入网络表并规划PCB版........................................155.3设置工作参数..................................................155.4PCB布线......................................................165.5铺地.........................................................165.6DRC检查、修改................................................165.7保存、打印和输出印刷电路板....................................176．PROTEL电路的仿真....................................187.心得体会.............................................208.参考文献.............................................21武汉理工大学protel课程设计111直流稳压电源电路介绍几乎所有的电子电路都需要稳定的直流电源，在检定检修指示仪表时，除了要有合适的标准仪器外，还必须要有合适的直流电源及调节装置。当由交流电网供电时，则需要把电网供给的交流电转换为稳定的直流电。交流电经过整流、滤波后变成直流电，虽然能够作为直流电源使用，但是，由于电网电压的波动，会使整流后输出的直流电压也随着波动。同时，使用中负载电流也是不断变动的，有的变动幅度很大，当它流过整流器的内阻时，就会在内阻上产生一个波动的电压降，这样输出电压也会随着负载电流的波动而波动。负载电流小，输出电压就高，负载电流大，输出电压就低。直流电源电压产生波动，会引起电路工作的不稳定，对于精密的测量仪器、自动控制或电子计算装置等，将会造成测量、计算的误差，甚至根本无法正常工作。因此，通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电。晶体管直流稳压电源可以作为各种晶体管仪器、仪表、电子计算机、自动控制系统与设备的直流电源。精密稳压、稳流电源还可作为检定某些电工仪表用的稳压、稳流电源。因此，晶体管直流稳压电源是科研、生产、教学和维修等单位常用的必备仪器。直流稳压电源电路，通过变压器、整流桥、半导体器件等一系列元件将常用220v交流电压转换位稳定的直流电压，大大方便了广大用户，如：收音机、充电器等等，在很大程度上都依赖直流稳压电源，本课程设计就直流稳压电源中的一个常用电路，用protel软件做相关实验，仿真。武汉理工大学protel课程设计222电路的工作原理集成直流稳压电源由四部分组成，四部分分别为:电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路,如图2-1所示。图2-1集成直流稳压电源2.1电源变压器电源变压器的效率电源变压器是将220V，50HZ交流电压降压后输出到副边。其中：2P是变压器副边的功率，1P是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表2-1所示：表2-1小型变压器的效率武汉理工大学protel课程设计33副边功率2PVA10VA30~10VA80~30VA200~80效率0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率2P后，就可以根据上表算出原边功率1P。例如对本次课程设计原边边电功率为20，由表可知其效率η=0.7，则变压器副功率1P为14W。LM317与LM337输入电压在±（3～40）V,当副边输出电压为±15V时，LM317及LM337都能正常工作。2.2整流电路管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。如图2-2所示：图2-2桥式整流电路在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图中实线箭头表示。在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图中虚线箭头所示。综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分武汉理工大学protel课程设计44为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。2.3滤波电路及滤波电容的选择滤波电路及其原理如下图2-3所示:图2-3RC滤波电路图2-4RC滤波电路电容滤波电路中二极管的电流和导通角为了得到平滑的负载电压，一般取RLC=(3~5)T/2式中T为电源交流电压的周期，滤波电容的容量可由下式估算：C=ICt/ΔVip-p式中ΔVip-p——稳压器输入端纹波电压的峰-峰值；T——电容C放电时间，t=T/2=0.01SIC——电容C放电电流，可取IC=Iomax，滤波电容C的耐压值应大武汉理工大学protel课程设计55于1.4V2。2.4稳压电路由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）等发生变化时，使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件组成。采用集成稳压器设计的电源具有性能稳定、结构简单等优点。图2-5三端可调式稳压器及其电路图2-6三端固定式稳压器武汉理工大学protel课程设计66集成稳压器的种类很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按照输出电压