模电 直流可调稳压电源设计 Multisim14 仿真报告 （1）用集成芯片制作一个0~15V的直流电源； （2）功率≥12W； （3）电源指示灯电流≤10mA； （4）具有过压、过流保护功能。 利用三极管、二极管基本特性，稳压电源知识设计相应模拟电路。

最近捣鼓了一个基于模电知识的直流可调稳压电源设计，并用Multisim14进行了仿真验证，觉得还挺有意思，来跟大家分享分享。

一、设计要求解读

本次设计任务核心有几点：

1. 输出电压范围：得做出一个能在0 - 15V之间调节的直流电源。
2. 功率要求：功率要大于等于12W ，这意味着电源得有一定的带载能力。
3. 电源指示灯电流限制：指示灯电流得控制在≤10mA ，不然太耗电或者容易烧灯。
4. 保护功能：必须具备过压、过流保护，保障电路安全稳定运行。

二、原理设计思路

利用三极管、二极管基本特性以及稳压电源知识来搭建模拟电路。首先想到的是用集成芯片来简化设计，这里选用了经典的三端可调稳压芯片LM317 。

模电 直流可调稳压电源设计 Multisim14 仿真报告 （1）用集成芯片制作一个0~15V的直流电源； （2）功率≥12W； （3）电源指示灯电流≤10mA； （4）具有过压、过流保护功能。 利用三极管、二极管基本特性，稳压电源知识设计相应模拟电路。

LM317是可调节3端正电压稳压器，输出电压范围是1.2V - 37V ，满足我们0 - 15V的设计要求绰绰有余。其基本工作原理就是通过调节外接电阻的比值来改变输出电压。计算公式为：$V{out} = 1.25(1 + \frac{R2}{R1})$ ，这里$R1$ 、$R_2$就是外接的两个电阻。

简单代码示例（这里代码只是示意，非实际可运行代码）

# 假设计算输出电压
R1 = 240
R2 = 0  # 初始R2为0，对应最低输出电压
Vout = 1.25 * (1 + R2 / R1)
print("最低输出电压:", Vout)
R2 = 2640  # 计算对应15V输出时的R2值
Vout = 1.25 * (1 + R2 / R1)
print("最高输出电压:", Vout)

代码分析

这段代码就是按照LM317输出电压计算公式，先设定$R1$的值为240Ω ，然后通过改变$R2$的值来计算不同情况下的输出电压。当$R2$为0时，算出最低输出电压约为1.25V ，当$R2$调整到2640Ω时，算出输出电压约为15V ，以此模拟我们实际电路中通过调节电阻改变输出电压的过程。

三、电路设计与实现

1. 主电路部分：以LM317为核心，$R1$一端接在LM317的调整端ADJ和输出端VOUT之间，另一端接地。$R2$接在调整端ADJ和地之间，并且$R2$选用电位器，这样就能通过旋转电位器来改变$R2$阻值，从而实现0 - 15V的电压调节。
2. 过压保护电路：利用稳压二极管来实现。当输出电压超过设定的过压保护值时，稳压二极管反向击穿导通，使保护电路动作，比如切断电路或者触发报警。
3. 过流保护电路：基于三极管的特性设计。当负载电流过大时，采样电阻上的电压降增大，使得三极管导通，进而控制电路切断输出或者采取限流措施。
4. 电源指示灯电路：通过一个限流电阻与发光二极管串联，保证通过指示灯的电流≤10mA 。

四、Multisim14仿真验证

在Multisim14中搭建好上述电路后，开始进行仿真测试。

1. 电压调节测试：调节电位器$R_2$，观察电压表读数，能够在0 - 15V之间平滑调节，完美满足设计要求。
2. 功率测试：接入合适的负载电阻，计算负载功率，确保功率≥12W ，经过测试，也符合要求。
3. 过压过流保护测试：手动调整电路参数模拟过压过流情况，发现保护电路能够及时动作，有效保护了电路。
4. 指示灯电流测试：测量通过指示灯的电流，确实小于等于10mA 。

经过一系列仿真测试，这个基于模电的直流可调稳压电源设计算是成功完成啦，在实际应用中，这样的电源可以为很多电子设备提供稳定可靠的直流电源。希望我的分享能给对模电电路设计感兴趣的小伙伴一些启发。