PartSim 是一個基于網絡的程序，使用戶無需安裝任何軟件即可創建和模擬電子電路。本文將繼續探索這個復雜的模擬系統所提供的可能性。

電源

這一次，我們將研究并模擬基本電源的行為。一個變壓器、一個二極管電橋、一些平滑電容器、一個用于精確調節電壓的齊納二極管和一個功率晶體管構成了這個傳統的 5V 電源。當連接到微型 USB 端口時，它可用于為小型設備供電或為智能手機充電。請記住，您無需下載任何軟件即可使用 PartSim；您只需要一個互聯網連接和一個瀏覽器。這意味著可以成功使用運行任何操作系統的任何 PC。

傳統電源示意圖

登錄 www.partsim.com 后，我們就可以開始搭建電路了。該網站的主頁允許我們通過按“新建項目”按鈕立即創建一個新電路。在這里，我們可以在工作表上設置各種組件。由于電子元器件的樹形結構特別豐富，相關搜索可能有點難，所以網站提供的“搜索”框就派上用場了。如圖 1 所示，我們可以鍵入要搜索的元素的第一個字符。

圖 1：組件搜索工具

選擇合適的類別后，通過在圖紙上拖動來定位電子元件。只需在組件的各個端子之間拖動鼠標即可創建電氣連接。圖 2 顯示了一個簡單電源的接線圖。使用以下電子元件：

• V1：325 V (230 VRMS) 和 50 Hz 的正弦電壓源
• K1：大約 16 V (10 VRMS) 的變壓器（實際上，它由兩個耦合電感組成；初級的電感為 4 H，次級的電感為 7 mH）
• D1：? 1N 4004?二極管（或等效）
• D2：1N 4004二極管（或等效）
• D3：1N 4004二極管（或等效）
• D4：1N 4004二極管（或等效）
• C1：4,700μF 和 25V 電解電容器
• R1：1K 和 0.25W 電阻器
• Q1：? 2N3055 ?NPN功率晶體管
• Z2：? 5.6 V 和 0.5 W 的1N5232B?齊納二極管，或同等產品
• C2：1,000 μF 和 16 V 的電解電容器
• R2：通用負載（示例中為 20 Ω）

圖 2：電源接線圖，使用 PartSim 創建

該程序允許查看原理圖中使用的組件的材料清單 (BOM)，如圖 3 所示。

圖3：電源圖BOM

模擬

我們可以在繪制接線圖并確保所有連接正確后立即開始仿真。我們要檢查電路各個節點處的連續和交替電信號。為此，請轉到“Probes”選項卡并選擇要查看其數據的組件或電源線。如圖 4 所示，可以：

• 點擊電源線知道電壓
• 點擊電子元件可以知道通過它的電流

圖 4：電壓和電流的測量

可能的模擬是：

• 直流偏壓
• 直流甜
• 交流分析
• 瞬態響應

只選擇最后一個選項，然后單擊“運行”按鈕指定模擬時間為 0 毫秒（開始時間）到 0.25 秒（停止時間）。系統在幾秒鐘內顯示給定點的波形（取決于服務器過載）。當您將光標移到波形圖上時，您將看到有關信號的更多信息。

電壓測量

該分析旨在檢查電路中各個點的電壓。這些是最重要的節點，在這些節點中可以驗證和控制電子元件的工作點。讓我們從觀察節點 A 和 B 處可測量的交流電壓開始。測量涉及以下幾點：

• 節點 A 是 230-VRMS 家庭交流電網的電壓。它的零峰值為 325 V。這可能很危險。
• 節點 B 是變壓器輸出端的電壓。它更低，最重要的是，它與初級電流隔離。

在這些點上創建兩個“探針”，然后通過按 Web 界面上的“運行”按鈕開始模擬。片刻之后，您將觀察到痕跡，?如圖 5所示。每條電源線都可以重命名，使相關的波形圖更清晰易讀。

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圖 5：波形圖

在這種特定情況下，我們將名稱“Transf_IN”分配給變壓器輸入，將“Transf_OUT”分配給其輸出。由于使用了光標，我們可以在變壓器輸入端測量 325 V 的峰值電壓，在輸出端測量 13.6 V 的峰值電壓。這兩個正弦信號（即初級和次級電壓）明顯同相，因為變壓器降低了電壓但不改變相對相位。下面，您可以看到從正弦信號的零峰值電壓開始計算 RMS 電壓的公式：

現在讓我們可視化兩個整流信號：

• 節點 C 是二極管電橋輸出端（以及晶體管集電極）的信號，包含整流后的信號。
• 節點 E 是晶體管發射極的實際輸出信號，也是負載使用的信號。由于晶體管和齊納二極管的工作，它得以穩定。

如圖 6 所示，節點 C 上的信號約為 12.5 V，并包含輕微的“紋波”，在輸出端幾乎完全消失。另一方面，節點 E 處的信號與電源的輸出有關，約為 5 V。實際上，通過將齊納二極管替換為不同值的一個（連同電阻 R1 )，您可以選擇設備輸出的電壓。最后，由于發射極和基極之間的電位差約為 0.7 V，節點 D 上的電壓（對應于晶體管的基極）略高于節點 E 的電壓。

圖 6：二極管電橋輸出和電源輸出的波形圖

“漣漪”

輸出電壓上的殘余紋波是由于連接到輸出的負載吸收的電流造成的。這是由平滑電解電容器的連續充電和放電階段決定的。負載吸收的電流越低，電容器的電容越大，紋波越低。圖 7 顯示了紋波信號的放大圖。它的幅度很低，即：

此時，計算其百分比很簡單。

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圖 7：電源輸出端的紋波信號

電流測量

現在讓我們檢查通過各個組件的電流。此信息非常有用，因為它允許您評估電子組件是否正常工作或在壓力條件下工作，超過制造商設定的操作限制。此信息可在?www.datasheets.com上找到。要獲取設備上的電流，只需在探針定義期間單擊它即可。指針變成電流鉗。以下結果顯示了電源圖中某些電子元件中的電流通過：

• I(R1)為穩壓二極管的極化電阻：6.9 mA
• I (Zener) 是通過齊納二極管的電流：約 5 mA
• I（發射極）是流過晶體管發射極的電流：240 mA
• I (R2) 是流過負載的電流：240 mA

結論

PartSim 再次被證明是一款出色的模擬器，并提供了可靠和準確的結果。它是一個強大的工具，用于在線創建具有各種可用組件的電氣和電子電路。可以從頭開始創建項目或導入以前構建的模型并添加許多其他組件。

　　審核編輯：湯梓紅