protel課程設(shè)計(jì)---穩(wěn)壓電源

1、<p><b>　　課程論文</b></p><p>　　題 目： 穩(wěn) 壓 電 源 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào)： </p><p>　　系 別： 電 氣

2、信 息 工 程 學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè)： 自 動(dòng) 化（4班） </p><p>　　年 級(jí)： </p><p>　　任課教師： </p><p><b>　　電氣信息工程學(xué)院制</b&g

3、t;</p><p>　　2013年12月21日</p><p><b>　　穩(wěn)壓電源</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路被廣泛應(yīng)用，電路越來(lái)越復(fù)雜，集成電路越來(lái)越高，加之元器件層出不窮，使得越來(lái)越多的工作已經(jīng)無(wú)法依靠手工來(lái)

4、完成。計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用恰恰解決了這個(gè)問(wèn)題，并且大大提高了工作效率。因此，計(jì)算機(jī)輔助電路板設(shè)計(jì)已經(jīng)成為電路板設(shè)計(jì)制作的必然趨勢(shì)。 Protel系列軟件早期版本用于設(shè)計(jì)pcb,后來(lái)增加了繪制電路原理圖的功能，再后來(lái)又增加了電路仿真功能和可編程器件開(kāi)發(fā)功能。 主要有原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)、印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)兩大部分組成。 </p><p>　　本文主要介紹了以PCB板制作直流穩(wěn)壓電源電路板的基本過(guò)程，以及制作的整體思路和在制作的

5、過(guò)程應(yīng)注意的地方，本PCB板涉及到了元件原理圖繪制、元件原理圖和元件封裝圖之間、原理圖管腳和元件封裝圖焊盤之間的關(guān)系、設(shè)計(jì)環(huán)境的顏色的變化、PCB板層的設(shè)置方法與電路板尺寸的確定方法及對(duì)象屬性的編輯方法。電路板的設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅直接影響到電子產(chǎn)品的可靠性，還關(guān)系到產(chǎn)品的穩(wěn)定性，因此，從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，電路原理圖設(shè)計(jì)、印制板圖設(shè)繪、元器件選用、印制板安裝引線等一系列環(huán)節(jié)。雖然各環(huán)節(jié)側(cè)重不一，但又彼此呼應(yīng)，都應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。 </p>

6、<p>　　關(guān)鍵詞： 制作穩(wěn)壓電源電路；原理圖制作；PCB板設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1、緒論 </b></p><p>　　電子技術(shù)突飛猛進(jìn)，正朝著大規(guī)模、高密度、小型化、微型化的方向發(fā)展，電路板的設(shè)計(jì)工藝日趨復(fù)雜、精美和完善。目前人們?cè)谟?jì)算機(jī)上利用電子CAD軟件來(lái)完成產(chǎn)品的原理圖設(shè)計(jì)和印刷版設(shè)計(jì)。Protel系列軟件以其功能強(qiáng)、界

7、面友好和操作簡(jiǎn)便快捷等優(yōu)點(diǎn)已成為EDA行業(yè)尤其是PCB設(shè)計(jì)中發(fā)展最快應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)、運(yùn)用范圍最廣的軟件之一。Protel是Altium公司開(kāi)發(fā)的一款基于Windows操作系統(tǒng)的電路輔助設(shè)計(jì)軟件，其功能非常強(qiáng)大，是電路CAD領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。它是第一個(gè)將所有的設(shè)計(jì)工具集成于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照設(shè)計(jì)者自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本文作為電子專業(yè)的學(xué)生，學(xué)會(huì)幾種

8、電路設(shè)計(jì)軟件是十分必要的，科技的發(fā)展步伐越來(lái)越快，一些簡(jiǎn)單的數(shù)字元件是不能滿足發(fā)展的需求的，為滿足社會(huì)的發(fā)展需求，集成電路應(yīng)運(yùn)而生，從小規(guī)模集成電路到超大規(guī)模集成電路，使單個(gè)芯片的功能越來(lái)越高，對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)方案的衡量通常是以使用芯片的數(shù)目和價(jià)格達(dá)到最少作為技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的最佳指標(biāo)。因此，為了跟上時(shí)代的步伐，鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，學(xué)校給予了大力支持。為能夠把理論與實(shí)踐相結(jié)合，達(dá)到學(xué)以致用目的，在學(xué)期末安排了Protel軟件的強(qiáng)化訓(xùn)練，增強(qiáng)了學(xué)生

9、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手能力。Protel則是Protel系列設(shè)計(jì)電路尤其是PCB印刷電路制作中很實(shí)用的一款。具有自動(dòng)布線，自動(dòng)布局，進(jìn)行邏輯檢測(cè)、邏輯模擬等強(qiáng)大功能。這些功能可以幫助電子工程師們提高電路板布線進(jìn)程，設(shè)計(jì)更加精密復(fù)雜的電路板。</p><p><b>　　簡(jiǎn)介</b></p><p>　　工頻交流電源經(jīng)過(guò)變壓器降壓、 整流、濾波后成為一穩(wěn)定

10、的直流電。</p><p>　　用的控制部分。電源接上負(fù)載后，通過(guò)采樣電路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓，則將誤差值經(jīng)過(guò)放大電路放大后送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過(guò)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準(zhǔn)值相等；如果輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓，則通過(guò)調(diào)節(jié)器使輸出減小。</p><p>　　穩(wěn)壓器電路由=l2V電源電路、電壓檢測(cè)控制電路、過(guò)電壓保護(hù)組成，如圖5-51所

11、示l2V電源電路由調(diào)壓變壓器T的W4、W5繞組和整流二極管VDl-VD4、濾波電容器Cl、C2組成。電壓檢測(cè)控制電路由電阻器R-R7、電位器RPl、Rm、穩(wěn)壓二極管VS、電容器C3、C4和運(yùn)算放大器集成電路IC(Nl-N3)組成。過(guò)電壓保護(hù)電路由IC內(nèi)部的N3、晶體管V3、電阻器Rl2和繼電器K組成。自動(dòng)調(diào)壓電路由電阻器R8-Rll、晶體管Vl、V2、直流電動(dòng)機(jī)M、滑動(dòng)觸頭和T的Wl-W3繞組組成。將交流穩(wěn)壓器的輸大端與市電相接后，在T

12、的W4、W5繞組上產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。該電壓經(jīng)VDl-VD4整流及Cl、C2濾波后，為IC和Vl、V2等提供 士l2V不穩(wěn)定工作電壓。+l2V電壓還有其他作用。經(jīng)Rl-R3分壓、VS穩(wěn)壓后，分別為Nl-N3的反相輸入端提供基準(zhǔn)電壓;為過(guò)電壓保護(hù)電路申的K和V3提供工作電源;經(jīng)R4、RP2、R6分壓后，為Nl和N2的正相輸入端提供檢測(cè)電壓;經(jīng)R7、RPl、R5分壓后，為N3的正相輸入端提供檢測(cè)電壓。</p><p>　

13、　Nl-N3將正相輸大端的檢測(cè)電壓與反相輸大端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，用產(chǎn)生的誤差電壓去控制自動(dòng)調(diào)壓電路。</p><p>　　當(dāng)市電電壓正常時(shí)，Nl和N2的輸出端電壓為OV，Vl和V2均處于截止?fàn)顟B(tài)，電動(dòng)機(jī)M不工作。</p><p>　　當(dāng)市電電壓偏低時(shí)，Nl和N2輸出低電平，使V2導(dǎo)通，Vl截止，M逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滑壁臂驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)觸頭移動(dòng)，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸 (T的Wl、W2繞組共設(shè)置了

14、21個(gè)電壓抽頭，每一檔的電壓調(diào)節(jié)范圍為5V)，通過(guò)T的W2繞組來(lái)提升輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓升至220V時(shí)，V2截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高時(shí)，Nl和N2均輸出高電平，使Vl導(dǎo)通，V2截止，M順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滑臂驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)觸頭移動(dòng)，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸，通過(guò)T的Wl繞組來(lái)降低輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓降至220V時(shí)，Vl截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高超過(guò)260V時(shí)，N3因正相輸入端電壓高于反相輸入端電壓而輸出低電平，使V3截止，，K釋放，其

15、常閉觸頭接通交流電壓的輸出回路。當(dāng)市電電壓為160-260V時(shí)，N3因正相輸入端電壓低于反相輸入端電壓而輸出高電平，使V3導(dǎo)通，K吸合，其常閉觸頭斷開(kāi)，從而保證負(fù)載(用電器)不會(huì)因過(guò)電壓而損壞。</p><p><b>　　2、穩(wěn)定電壓</b></p><p>　　當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)瞬間波動(dòng)時(shí)，穩(wěn)壓電源會(huì)以10-30ms的響應(yīng)速度對(duì)電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在±

16、2%以內(nèi)。</p><p>　　2.1、多功能綜合保護(hù)</p><p>　　穩(wěn)壓器除了最基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還應(yīng)具有過(guò)壓保護(hù)（超過(guò)輸出電壓的+10%）、欠壓保護(hù)（低于輸出電壓的-10%）、缺相保護(hù)、短路過(guò)載保護(hù)最基本的保護(hù)功能。</p><p><b>　　2.2、尖脈沖抑制</b></p><p>　　電網(wǎng)有時(shí)會(huì)出

17、現(xiàn)幅值很高，脈寬很窄的尖脈沖，它會(huì)擊穿耐壓較低的電子元件。穩(wěn)壓電源的抗浪涌組件能夠?qū)@樣的尖脈沖起到很好的抑制作用。</p><p>　　隔離傳導(dǎo)性EMI電磁干擾（可選）：</p><p>　　數(shù)控設(shè)備多采用AC/DC整流+PFC高頻功率因數(shù)校正，自身有一定的干擾性同時(shí)對(duì)干擾源也有嚴(yán)格要求。穩(wěn)壓電源的濾波組件能夠有效隔離電網(wǎng)對(duì)設(shè)備的干擾同時(shí)也能有效隔離設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的干擾。</p>

18、<p><b>　　2.3、防雷</b></p><p>　　應(yīng)具有的防雷擊能力。</p><p>　　3、Protel的相關(guān)</p><p>　　Protel是一個(gè)全面，集成，全32位的電路設(shè)計(jì)軟件，它具備強(qiáng)大便捷的編輯功能，為電子電路原理圖和印制電路板的設(shè)計(jì)提供了良好的操作環(huán)境，并具備了完善靈活的設(shè)計(jì)管理方式，已成為電子線路設(shè)

19、計(jì)人員首選的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。它實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到成品所需的全過(guò)程，既滿足了電子產(chǎn)品的高可靠性，又極大縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了成本。</p><p><b>　　方便靈活的模板</b></p><p>　　Protel提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)模板供用戶使用。用戶可以從標(biāo)準(zhǔn)模板創(chuàng)建原理圖或電路板圖，也可以自定義模板，還可以自定義標(biāo)題欄格式，以適應(yīng)不同國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。<

20、/p><p><b>　　使用設(shè)計(jì)管理器</b></p><p>　　它圖示了設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)部的文件之間的關(guān)系，并對(duì)當(dāng)前的設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施有效的管理。</p><p><b>　　文檔統(tǒng)一管理</b></p><p>　　Protel采用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存放所有的文檔文件。它相當(dāng)于以前的項(xiàng)目文件，但是功能要強(qiáng)大得多

21、。</p><p><b>　　設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限</b></p><p>　　Protel可使用戶在創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)文件時(shí)，為該文件設(shè)置權(quán)限管理組，以防止權(quán)限管理組以外的人進(jìn)行非法操作。</p><p>　　4、穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) </p><p>　　4.1原理圖元件明細(xì)表</p><p>　　4.2

22、電路原理圖的繪制</p><p>　　由protel軟件繪制的原理圖1如下所示：</p><p>　　圖1 穩(wěn)壓電源的電路原理圖 </p><p>　　4.3電氣設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（ERC）</p><p>　　電氣檢測(cè)如圖2所示：</p><p>　　圖2 穩(wěn)壓電源的電氣檢測(cè)</p

23、><p>　　4.4生成網(wǎng)絡(luò)表（NET）</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)表的生成如圖3 所示：</p><p>　　圖3 穩(wěn)壓電源的網(wǎng)絡(luò)表</p><p>　　4.5生成元件列表（XLS）</p><p>　　原件列表如圖4所示：</p><p>　　圖4 穩(wěn)壓電源的元件列表</p>&

24、lt;p><b>　　5、電路板的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 PCB的設(shè)計(jì)（PCB）</p><p><b>　　PCB如圖5所示：</b></p><p><b>　　圖5 PCB圖</b></p><p>　　5.2生成元件報(bào)表（BOM）</p&g

25、t;<p>　　原件報(bào)表如圖6所示：</p><p><b>　　圖6 元件報(bào)表</b></p><p>　　5.3電路板信息報(bào)表（REP）</p><p>　　電路板信息報(bào)表如下所示：</p><p>　　圖7 電路板信息報(bào)表</p><p>　　5.4設(shè)計(jì)層次報(bào)表（rep）&

26、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)層次報(bào)表如下所示：</p><p><b>　　圖8 層次報(bào)表</b></p><p>　　5.5信號(hào)完整性報(bào)表（SIG）</p><p>　　信息完整性報(bào)表如下所示:</p><p>　　圖9 信號(hào)完整性報(bào)表</p><p>　　5.6 NC鉆

27、孔表(DRR)</p><p><b>　　鉆孔表如下所示：</b></p><p><b>　　圖10 NC鉆孔表</b></p><p><b>　　5、總結(jié)</b></p><p>　　起初在這次課程設(shè)計(jì)中，我掌握Protel Se09的基本操作，學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)原理圖與PC

28、B板。對(duì)Protel軟件并不是很熟悉，在初學(xué)時(shí)遇到了很多困難，好多操作都不會(huì)，尤其是對(duì)如何進(jìn)行仿真更是“一竅不通”，再就是如何自己畫(huà)元件庫(kù)與元件封。萬(wàn)事開(kāi)頭難，我并沒(méi)有被困難嚇倒，經(jīng)過(guò)幾天的查閱資料與學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)了自己制作元件庫(kù)與封裝，學(xué)會(huì)了自己制作PCB圖。掌握了Protel的基本操作。</p><p>　　由于現(xiàn)在還處于初學(xué)階段，對(duì)好多所學(xué)知識(shí)理解不夠深刻，尤其是軟件運(yùn)用方面還有待進(jìn)一步提高。在調(diào)試中遇到了很多

29、問(wèn)題，但最重要的是要有耐心，一步步的排查。有時(shí)候善于向別人尋求幫助是很好的解決問(wèn)題的方法，通過(guò)被人的講解與討論，你不僅可以解決問(wèn)題，還可以學(xué)到一種解決問(wèn)題的新思路。其實(shí)當(dāng)真正掌握一門技巧時(shí)也覺(jué)得其實(shí)也不像想象的那么難，只要不怕失敗，敢于嘗試，就一定會(huì)成功的。    對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)我基本上還算滿意，由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補(bǔ)。</p