Protel应用实践——直流稳压电源资料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。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。

2、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

3、，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.Designersusecomputersoftwareandthepowerofthecircuitmodelonthecircuitperformanceanalysisandsimulat

4、ionexperiments,andobtainaccurateresults,andthenputintoproduction,greatlyreducingtheexperimentalcycleandtrialproductioncostsandenhanceproductionefficiencyAndeconomicbenefits,byelectronicmanufacturersunanimouslywelcomed.Now,electronicsimulationtechnologyhasbecomeindispensablefortheelectronicsindustryi

5、ntheareaofadvancedtechnology.Mayconductelectronicsimulationofavarietyofsoftware,withthemostpopularPROTEL99.InparticularPROTEL99-SEemulator,providingapowerfulsimulationanddevicesimulationonlyhaveover6,400kindsofanalogcircuits,digitalcircuitsandanalogcircuitscanbemixedtoachievedigitalsimulation.PROTEL

6、99-SEwithWINDOWS-stylemenus,dialogboxesandtoolbars,agreatconveniencetousersoftheoperation.目录TOCo1-2hzuHYPERLINKl_Toc2331027321.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.5HYPERLINKl_Toc2331027333.用PROTEL绘制电路原理图.7HYPERLINKl_Toc2331027343.1创建ddb文件.7HYPERLINKl_Toc2331027353.2新建原理图文件.8HY

7、PERLINKl_Toc2331027363.3载入元件库.9HYPERLINKl_Toc2331027373.4放置元器件.11HYPERLINKl_Toc2331027383.5布线.12HYPERLINKl_Toc2331027394.电器检查及生成网络表.13HYPERLINKl_Toc2331027404.1电器检查、修改、调整.13HYPERLINKl_Toc2331027414.2生成网络表.13HYPERLINKl_Toc2331027424.3生成材料清单.14HYPERLINKl_Toc2331027445PROTELPCB印制板电路的绘制.15HYPERLINKl_Toc

8、2331027455.1创建PCB文件15HYPERLINKl_Toc2331027465.2导入网络表并规划PCB版15HYPERLINKl_Toc2331027475.3设置工作参数15HYPERLINKl_Toc2331027485.4PCB布线16HYPERLINKl_Toc2331027495.5铺地16HYPERLINKl_Toc2331027505.6DRC检查、修改16HYPERLINKl_Toc2331027515.7保存、打印和输出印刷电路板17HYPERLINKl_Toc2331027526PROTEL电路的仿真18HYPERLINKl_Toc2331027537.心得体

9、会20HYPERLINKl_Toc2331027548.参考文献211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

10、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

11、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。2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：是变压器副边的功率，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小型变压器的效率副边功率效率0.85因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。例如对本次课程设计原边边电功率为20，由表可知其效率=0.7，则变压器副功率为14W。LM317与L

12、M337输入电压在（340）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D1D4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

13、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=(35)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/Vip-p式中Vip-p稳压器输入端纹波电压的峰

14、-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。

15、按照输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可以分为正电压输出和负电压输出两种类型。按照设计要求本设计要用到可调式三端稳压器。3.用PROTEL绘制电路原理图3.1创建ddb文件首先打开protel99SE软件，新建一个工程项目即执行菜单命令【FILE】/【NEW】，在弹出的对话框如图2所示中将文件格式设置为MSAccessDatabase，文件名改为自己喜欢的名字，存储路径根据需要更改，然后点击“OK”就创建了一个后缀名为DDB的文件，我所做的所有内容都会在这个文件里面了。我的工程中我将它命名为“稳压直流电源.ddb”。图3-1创建ddb3.2新建原理图文件在上一步之后显示的有DesignT

16、eam，RecycleBin，Documents，双击Documents，进入后执行菜单命令【FILE】/【NEW】/【SCHEMATICDOCUMENT】，这样原理图文件就建立在“直流稳压电源”工程项目的文档下了，将其命名为“直流稳压电源原理图.sch”在以后的制作PCB电路板的过程中我也把PCB图建立在该文档下，这样就可以保持文件的有序。图3-2新建原理图文件3.3载入元件库装入所需原件库就是将用户设计中需要用到的原件库载入当前系统，以便在绘图过程中随时查找和取用库中的元器件。图3-3-1载入元件库例如在本课程设计任务中我需载入sim仿真库，如图点击“Add”，此元件库便添加到工作界面。如

17、果要移除此库，点Remove即可。图3-3-2元件表如上图，便可直接在元器件列表中寻找所需的元器件。此外，为更加方便地找寻元件，还可点击左边的“BrowseSch”下的“Find”可以直接搜索，打开直接输入RES系统自动在所有库中寻找到目标元件（如图3），之间加入这个库并且点击就可以放置这个元件到所需要的位置。图3-3-3搜索元件3.4放置元器件从装入的原件库中选定所需的各种元器件，将其注意防止到以建立好的工作平面上。然后根据美观清晰的设计要求，调整元件位置。并对原件的序号、封装形式和显示状态等进行定义和设置，以便为下一步的布线工作打好基础。图3-4定义元件3.5布线在进行合理布局之后就可以开

18、始布线了，将放置好的元器件各管脚用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，使各原件之间具有用户所设计的电气连接关系。注意到其中的一些快捷键的用法可大大提升布线效率，如PGUPPGDN放大缩小,TAB切换属性,E/D剪切修改等。布线时一定要考虑大局，线路拐弯时可以用两个45度角拐过去，这样布出的线路就好看一点。注意总线分支的方向转换用空格键。图3-5总图4.电器检查及生成网络表4.1电器检查、修改、调整用户可以利用PROTEL99SE提供的各种校验工具根据设定规则对前面所绘制的原理图进行检查，并作进一步的调整和修改，以保证原理图正确无误。其中电气检查尤为重要，具体操作为点击命令菜单【ERC检查】

19、即可进行电气规则检查，部分管脚悬空错误不可避免，在电器检查中将该检查选项取消。图4-1电气检查结果4.2生成网络表执行菜单命令【DESIGN】/【CREATNETLIST】，弹出的对话框中将outputformat选择protel,将netidentifierscope选择网络标号和端口全局有效，下面的选择activesheet然后点击OK就自动生成了网络表，其后缀名为.net。关于网络列表的生成对PCB文件的成功导入至关重要，一定要重视。图4-2生成网络表4.3生成材料清单执行菜单命令/【BILLOFMATERIAL】出现新的对话框选择sheet点击下一步，其他默认直到倒数第二步将Prote

20、lFormat、CSVFormat、ClientSpreadsheet全部选中点击下一步和Finsh就生成了材料清单。图4-3元件清单5PROTELPCB印制板电路的绘制5.1创建PCB文件同创建sch电路图文件一样，双击进入document,执行菜单命令/【NEW】/即可创建PCB文件。在生成PCB文件之前应保证原理图没有错误，文件生成后将所需要的库文件导入到PCB，否则即使原理图无错误系统也会报错。5.2导入网络表并规划PCB版在创建好PCB版之后就可以对其进行规划了，但是为了更好的规划好PCB版我首先导入了网络表让所有元器件都显示出来，在PCB状态下执行菜单命令/【NETLIST】在出现

21、的对话框中点击然后选择之前创建好的后缀名为.net的网络表。若元件封装、原理图均无错误后即可在PCB版上生成元器件，在本课程设计中四个芯片生成时重叠在一起，将其拉开并平行的放置于上一步骤中的长方域中，此时会发现有一些飞线将芯片连在一起。然后就可以开始规划PCB版了，首先在KeepoutLayer或者MutiLayer用线(track)画出一长方形区域(足以容纳元器件)，以此来确定电路板大小范围。注意板子大小要适中，太大会造成材料的浪费，太小会给后面的连线带来很大的麻烦。5.3设置工作参数元器件导入后，我就开始设置工作参数，在图层堆栈管理器内，根据设计需要，可以将PCB版设计成单面板、双面板和多

22、层板3种。在设定完PCB的类型后，还应当预设工作参数，如相应的布线规则。5.4PCB布线在确保以上步骤正确进行后点击命令菜单【AUTOROUTE】/【ALL】中执行【ROUTEALL】即可进行自动布线，自动布线的前提是已经将边界框好，否则点击自动布线系统将会报错，自动布线选择的是最短路程。图5-4PCB图5.5铺地对各布线层中放置地线网络进行覆铜，以增强PCB板抗干扰的能力；另外，需要过大电流的地方也可采用覆铜的方法来加大过电流的能力。关于铺地工作一定要使多边形边界与板子边界对齐否则效果将极其不理想，顶层与底层应各铺一层地。5.6DRC检查、修改以上工作完成后，我们就可以开始对布线完毕后的电路

23、板做DRC检验，以确保版图符合设计规则，所有的网络均以正确连接。具体操作为点击命令菜单【TOOLS】/【DESIGNRULESCHECK】即可执行电器规则检查步骤。5.7保存、打印和输出印刷电路板在电路板设计完成后，将设计工程存档、打印出图。由于我用的是中文汉化版其中没有打印预览功能和3D预览功能，在英文版中要安装虚拟打印机才能启动打印预览功能。推荐使用英文版PROTEL功能比较完整，另外目前的中文汉化没有完全版本。在英文版中点击命令菜单【FILE】/【PRINT/PREVIEW】即可以查看打印预览。6PROTEL电路的仿真从库中选择元件，画好电路图后先在tools中进行ERC检测，如果有错误就改正错误，等没错误后点击进行仿真。仿真图为（由于仿真时使用整流桥老是报告有错误故使用4个二极管代替整流桥）：图6-1仿真图接整流桥时：图6-2接整流桥最终结果：图6-3最终结果1图6-4最终结果2改变阻值7.心得体会这次Protel课程设计的学习，学到了很多关于电路理论方面和实践方面的知识，受益匪浅。对这门课程设计非常感兴趣。不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上学会Protel仿真软件的应用，亦加深了对书本上知识上的认识。在Protel99SE课程设计中，最初的盲目乱划