使用Multisim软件来仿真电路,具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点1。如今要用multisim设计一个单相小功率(小于100W)的直流稳压电源,电源的指标参数如下:(1)输入电压220V,50Hz;(2)输出直流电压范围:8V~13V,连续可调,额定输出电压为9V;(3)最大输出电流0.1A;(4)纹波系数低于0.1%。
从给出的条件可知,输入与输出之间电压值相差很大,故需要一个降压环节;经过降压以后的交流电还需变成单方向的直流电,这就是整流环节;但是其幅值变化很大,若作为电源去供给电子电路时,电路的工作状态也会随之发生变化而影响性能;需要利用滤波电路将其中的交流成分滤掉,留下直流成分;此时电源还受电网电压波动和负载变化的影响,故要稳压。所以要经过降压、整流、滤波、稳压四个步骤2,如图1所示。
图1 稳压电源的框图
又依据第4)点知电源的纹波系数很低,输出的电源的稳定性的质量很高(很低的纹波),又有较强的带负载能力,见第3)点,所以选用串联稳压电源电路来实现电路的仿真。串联稳压电源电路的结构见图2所示。
图2 串联稳压电源的结构
2.主要仿真元件的选取
2.1 变压器的选择
对比Ui=220V,Uomax=13V的值, 故选择降压后的电压值略大于13V,选择变压器的变比N=14,降压后电压U2≈16V。由于Multisim 对变压器的仿真效果不理想。所以直接选用U2≈16V,f=50Hz的交流电源AC_POWER,见图3。
2.2 二极管的选择
流过整流二极管的正向电流ID>0.45U2/R,反向峰值电压URM>2U2
即:ID>=0.01A,URM>45V
选用multisim中的1N4003,见图3。
2.3 电容大小的选择
在负载变化时,相同电容的滤波效果不一样;在电容变化时,相同负载时其滤波效果也是不一样。总体的选取原则是RLC[3],其中T=0.02S,即RLC,在表1至表2中仿真了不同的RL和C时输出电压中纹波的大小。图4是不同电容时滤波的输出电压的仿真波形。
2.4 稳压电路中调整管稳压管等选择
稳压管选用UZ =4.9V的稳压管作基准电压,因为输出电压为7V~14V,故在稳压环节中取样部分应该是可调的,应该满足
选用RW=R上=R下=1K,所以