直流可调稳压电源的设计与Proteus仿真应用

0引言

直流稳压电源的用途是通过把50Hz的交流电变压、整流、滤波和稳压从而使电路变成恒定的直流电压，供给负载。设计出的直流稳压电源应不以电网电压的波动和负载的变换而改变。

直流稳压电源的种类有很多，常用的是串联型直流稳压电源，而由于集成技术的发展，集成稳压器件方便而可靠，逐渐代替了串联型直流稳压电源中的调整管及相关电路。

重要的集成稳压器件有：固定式稳压器件W78XX和W79XX;可调式稳压器件W117、W217和W317。

W78XX稳压器件用来稳定正电压，而W79XX稳压器件用来稳定负电压。它们的输出电压各有7个等级，W78XX输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V.如W7805输出+5V直流电压，W7809输出+9V直流电压。输出电流有三个等级，分别为1.5A、0.5A(M)和0.1A(L).如W7805最大输出电流为1.5A,W78M05最大输出电流为0.5A,W78L05最大输出电流为0.1A。

可调式稳压器件LM117/LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM117/LM317的输出电压范围是1.25-37V,负载电流最大为1.5A.它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外，它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM117/LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高得多的纹波抑制比。

1proteus软件。

proteus软件是由英国LabcenterElectronics公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。proteus软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，它的强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美。它的电路仿真功能可以和Multisim相媲美，且独特的单片机仿真功能是Multisim及其他任何仿真软件都不具备的;它的pCB电路制版功能可以和protel相媲美。

proteus是一个基于proSpICE混合模型仿真器的、完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台。它包含ISIS和ARES应用软件。

proteusISIS实现了单片机仿真和SpICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SpI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能;有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、AVR系列、pIC12系列、pIC16系列、pIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。供应软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。

ARES---高级pCB布线编辑软件。

ARESpCB设计系统的重要特性表现在：

有16个铜箔层，2个丝印层和4个机械层;能够将元件进行任意角的布置;在放置元件时能够自动生成飞线(Ratsnest)和力向量;具有理想的基于网表的手工布线系统;物理设计规则检测功能可以保证设计的完整性;具有超过1000种标准封装的元件库;具有完整的CADCAM输出以及嵌板工具;当用户修改了原理图并重新加载网表，ARES将更新相关联的元件和连线。同理，ARES中的变化也将自动地反馈到原理图中。

在proteus中，从原理图设计、单片机编程、系统仿真到pCB设计一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。proteus从原理图设计到pCB设计，再到电路板完成的流程。

基于单片机的应用电路原理图，显示的画面处于仿真运行状态。设计者可以从proteus原理图库中调用所需库元件，然后通过合适连线即可。单片机内可通过单击单片机芯片加入已编译好的十六进制程序文件，然后运行仿真即可。运用proteus的pCB制版功能设计出的电路板，可通过原理图生成网络表后设计布局而成。根据设计的pCB加工而成的电路板和安装焊接完成后的实际电路。可见，整个电路从设计到实际电路制作完成，通过proteus一个软件即可完美实现。并且，它的仿真结果与实际误差很小，非常适合电子设计爱好者和高校学生自学使用，缩短了设计周期，降低了生产成本，提高了设计成功率。

2直流可调稳压电源的硬件电路设计与仿真

设计一个由集成稳压器件构成的直流可调稳压电源。按照直流稳压电源的组成，可分为变压、整流、滤波和稳压几部分电路。

2.1变压电路

直流电源通常从市电取电，把220V、50Hz的单相交流电先降压，变成所需的交流电，然后再整流。

根据桥式整流电路和电容滤波电路的输出与输入电压的比例关系，从输出电压的最大值37V倒推，可以算出所使用的降压变压器的副边电压有效值应为29V左右。

变压电路的仿真图如图1所示。

图1变压电路仿真图

2.2整流及滤波电路

整流采用常用的二极管桥式整流电路。整流采用常用的二极管桥式整流电路。在proteus的元件库中寻找BRIDGE,取出此通用二极管整流桥，放置在电路中，注意接法。根据相关经验，一般滤波电路常用的滤波电容有2200F和1100F两种，但要注意它的耐压值要大于电路中所承受的电压，并注意电压的极性的接法是上正下负，仿真图如图2所示。

图2仿真图