用LTspice仿真AC12——DC5V
LTspice简介
LTspice 是由 Linear Technology开发的一款免费的电路仿真软件,旨在帮助电子工程师设计和分析模拟电路。它能够模拟电路在不同条件下的行为,并提供丰富的仿真工具和功能,以满足专业设计的需求。
下载路径:https://www.analog.com/cn/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
电路搭建
整流电路
右击电源显示参数框,由于AC12V为平均值,因此选择振幅约为16.97V,频率为50Hz。
整流电路”(rectifying circuit)是把交流电能转换为直流电能的电路。本次仿真利用二极管单向导通的特性,采用桥式整流电路进行整流。
桥式整流具有全波整流电路的优点,同时在一定程度上克服了它的缺点。四个二极管未选型号,均为理想二极管,在输出端采用电容进行滤波来减小电压电流波动。
绿色为电源输出电压波形,红色为整流后的电压波形。运行仿真后可知,经过桥式整流波形趋于平稳,由AC12V转变为DC12V。
稳压电路
1.简单稳压电路
要使12V稳压至5V,可以采用齐纳二级管进行稳压,选用AZ23C5V1型齐纳二极管,其工作电流为50mA,标称稳定电压为5.1V。
根据理论计算,其所需限流电阻阻值范围为:
为输入电压
为工作电流
为负载工作电流
为齐纳二极管稳压值
由此可得出的取值在1003.6~95.28之间,但根据实际调试情况
在78Ω左右时输出电压最接近5V。
下图为稳压电路图和输出电压波形图,电压值稳定在4.98V,波动范围在±50mV内,其电压波动可能是受前面电容滤波影响。
2.电路优化(输出电压可调+负载能力提高)
上述电路仅能完成简单稳压,负载较低。为了使输出电压可调并提高负载能力,在原来的基础上对电路进行了如下改进。
电压可调:稳压二极管通过和
进行分压,并联电容
进行滤波,运放AD549所得电压
为
和
的比值。
提高负载能力:采用运算放大器和NPN组合增大负载电流能力。AD549的供电电压为前面整流滤波后所得直流电,有一定的波动性,但不需要外接直流电。由下图可知,经过运放和NPN后,负载能力提高(为模拟负载的电阻),电压稳定在5V左右。
从外部导入元器件
电路中的齐纳二极管AZ23C5V1是从外部导入LTspiced的元器件,以下为外部导入方式的介绍(以TI和Diodes为例)。
Diodes网址:https://www.diodes.com/
跳转到官网首页后点击“产品”->“分立组件”->“二极管与整流器”。
选择自己所需要的元器件,点击进入。
在左侧可筛选符合条件的元器件,选择完以后点击该元器件进入详细页面。
点击Spice模型链接进行下载。
在TI官网也是类似操作。
下载完成后,用LTspice打开下载的文件。
选中文件中元器件名称,这里为“DI_AZ23C5V1”,右键进行模型创建(“Create Symbol”)。
随后可在元器件栏的相关保存处进行搜索使用。如若发现仿真未报错,则说明模型导入成功。