5V穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)教程-如何工作，如何設(shè)計(jì)PCB

電壓調(diào)節(jié)器

學(xué)習(xí)如何使用電容器、LM7805調(diào)節(jié)器和肖特基二極管制作5V穩(wěn)壓器，學(xué)習(xí)電路如何工作，以及如何構(gòu)建自己的PCB印刷電路板，如何訂購(gòu)PCB以及如何將電路板電子元件焊接在一起。

當(dāng)我們給電子元件提供高電壓時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。

部件會(huì)燒壞甚至爆炸。為了阻止這一切，我們需要一個(gè)。

電壓調(diào)節(jié)器。我們將向你展示它是如何工作的，如何設(shè)計(jì)一個(gè)，甚至把它變成一個(gè)完全工作，看起來(lái)很專(zhuān)業(yè)的印刷電路板，用作電源，甚至給手機(jī)充電。你甚至可以下載我們的電路板酒店雇員和飯館雇員 .

電壓調(diào)節(jié)器的作用是保持恒定的輸出電壓，即使輸入電壓發(fā)生變化。為什么這很重要？因?yàn)殡娮釉荒艹惺芤欢ǖ碾妷骸?/p>

以這個(gè)發(fā)光二極管為例，如果我們把它連接到一個(gè)9伏的電池上，它會(huì)立即被永久摧毀。這是因?yàn)長(zhǎng)ED內(nèi)部有一根細(xì)線(xiàn)。在顯微鏡下看，我們可以看到電壓通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)推得過(guò)多的電子，導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)燒毀。為了保護(hù)LED，我們需要一個(gè)電阻器。這將降低電流。

這只是一個(gè)10歐姆的電阻，它連接到我們的可變直流電源。當(dāng)我們提供一個(gè)小電壓，我們看到發(fā)光二極管是好的，但當(dāng)我們?cè)黾舆@個(gè)，電阻燃燒成火焰，發(fā)光二極管將被摧毀。所以，使用電阻很好，但是電壓必須保持恒定。因此，我們需要一種方法來(lái)確保輸出電壓恒定，即使輸入電壓是變化的。假設(shè)我們想保持一個(gè)恒定的5伏直流電源和足夠的電流為一個(gè)簡(jiǎn)單的廉價(jià)手機(jī)充電。我們希望能把它連接到多個(gè)電壓源，比如9伏或12伏電池。我們需要一個(gè)集成電路。有很多可供選擇的，它們都可以在不同的電壓下工作，但是通過(guò)一點(diǎn)研究我們發(fā)現(xiàn)了這個(gè)。LM7805。

這可以保持恒定的5伏直流電輸出和高達(dá)1.5安培的電流。此部件可連接到7到35伏之間的任何直流電源電壓。所以它非常適合我們的需要。它有三個(gè)針腳。引腳1是未調(diào)節(jié)電壓的輸入端。針腳2是接地針腳，針腳3是調(diào)節(jié)的5伏輸出。制造商建議在輸入和輸出端安裝電容器。它指出，如果調(diào)節(jié)器遠(yuǎn)離電源濾波器，則需要輸入電容器。我們將使用一些長(zhǎng)電線(xiàn)連接電池，因此我們將使用推薦的0.22微法拉電容器。這是一個(gè)電解電容器。我們可以使用容量稍大一點(diǎn)的版本，但我們不想使用較小的版本。電容器將有助于消除供電中斷和低頻失真。在這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中，當(dāng)電源中斷時(shí)，您可以看到LED立即熄滅。但是如果我們把一個(gè)電容器和LED并聯(lián)，LED就會(huì)一直亮著，因?yàn)楝F(xiàn)在電容器正在為L(zhǎng)ED放電和供電。

所以，LED幾乎不受干擾的影響。我們要在輸入端并聯(lián)另一個(gè)電容器。這是一個(gè)旁路電容器。這是放置在非常接近調(diào)節(jié)器輸入引腳。這將是一個(gè)小型陶瓷電容器，通常為0.1微法拉。這種電容器的作用是濾除電源中的噪聲和高頻失真。因?yàn)槲覀儾豢赡芸偸堑玫揭粋€(gè)完美平坦的直流電源。我們還將在輸出側(cè)增加另一個(gè)0.1微法拉旁路電容器以及10微法拉電解電容器。這只是用于此目的的典型值。如果我們?cè)敢獾脑?huà)，我們可以使用一個(gè)稍高一點(diǎn)的電容器，但這會(huì)很好的工作。這些將有助于確保我們的連接電路有一個(gè)干凈的輸出。我們還將在輸入端增加一個(gè)保護(hù)二極管。如果我們把電源接錯(cuò)了，這將有助于保護(hù)電路。為了證明它是有效的，如果我們把這個(gè)白熾燈連接到電源上，它就會(huì)亮起來(lái)。我們可以反轉(zhuǎn)引線(xiàn)，它也會(huì)發(fā)光。如果我們把一個(gè)二極管放在紅色的導(dǎo)線(xiàn)上并把它連接到正極，它會(huì)再次亮起。但現(xiàn)在，當(dāng)我們把引線(xiàn)反向時(shí)，二極管會(huì)阻斷電流，燈就會(huì)一直熄滅。所以我們可以用這個(gè)來(lái)保護(hù)電路。我們可以用整流二極管或肖特基二極管。在這里你可以看到我們放置了兩個(gè)LED，每一個(gè)都連接到不同類(lèi)型的二極管上。當(dāng)我們慢慢增加電壓時(shí)，我們看到連接在整流二極管上的LED沒(méi)有那么亮。這是因?yàn)檫@種二極管的電壓降很大。如果我們測(cè)量整個(gè)肖特基二極管，我們有大約0.3伏的電壓降，整流器有大約0.66伏。所以在這個(gè)應(yīng)用中最好使用肖特基二極管?，F(xiàn)在我們可以把所有這些組件放在一個(gè)試驗(yàn)板上，像我們?cè)谶@里所做的那樣進(jìn)行測(cè)試。一旦我們對(duì)它的工作感到滿(mǎn)意，我們現(xiàn)在可以把它變成印刷電路板。

我們將在本教程中使用Altium Designer，因?yàn)樗麄冇押玫刭澲吮疚?。我們所有的觀眾都可以通過(guò)這個(gè)鏈接免費(fèi)試用這個(gè)軟件酒店雇員和飯館雇員. 所以打開(kāi)Altium Designer并單擊File，newproject，然后為項(xiàng)目命名。右鍵單擊項(xiàng)目并添加原理圖，然后再次右鍵單擊并添加PCB?，F(xiàn)在右鍵單擊示意圖并保存它。給它取與項(xiàng)目相同的名稱(chēng)。然后右鍵單擊PCB并用相同的名稱(chēng)保存?，F(xiàn)在我們需要添加組件。我們可以使用右邊的組件工具，但是我們將使用一個(gè)附加組件，它將使它更容易一些。所以我們找到我們需要的零件，我們用鼠標(biāo)，但你可以用任何你想用的。我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)22微法拉電容器，所以我們?nèi)∠逻@個(gè)零件號(hào)，把它插入庫(kù)加載器，然后點(diǎn)擊搜索。然后它會(huì)找到組件，因此我們單擊“添加到設(shè)計(jì)”。它會(huì)把部件放在下角，所以我們只需要把它移到適當(dāng)?shù)奈恢?。然后我們重命名該組件，以方便使用?，F(xiàn)在我們對(duì)另一個(gè)輸入電容器做同樣的操作，復(fù)制零件號(hào)，搜索它，然后添加它，移動(dòng)它并重命名它。然后我們找到調(diào)節(jié)器，把這個(gè)加到我們的設(shè)計(jì)中，然后我們找到保護(hù)二極管，把這個(gè)加到我們的設(shè)計(jì)中。順便說(shuō)一下，我們正在使用這個(gè)，但我們建議您選擇一個(gè)電流限制更高的。

然后我們找到輸出電容，加上這個(gè)，然后重新命名。我們現(xiàn)在需要找到連接終端，我們也添加了這個(gè)。我們現(xiàn)在需要另一個(gè)電容器在插座上，所以我們選擇現(xiàn)有的電容器并復(fù)制粘貼，然后將其移動(dòng)到位。我們對(duì)輸入端的連接器類(lèi)型也做了同樣的處理。現(xiàn)在我們只需旋轉(zhuǎn)組件，所以選擇輸入連接器并按空格鍵來(lái)旋轉(zhuǎn)它。然后我們旋轉(zhuǎn)二極管，然后我們可以旋轉(zhuǎn)電容器，但要確保加號(hào)總是指向正電源。其他的陶瓷電容器沒(méi)有極性，所以這些電容器可以面向任何一個(gè)方向，但我們將保持這個(gè)順序。然后旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器，移動(dòng)文本，然后旋轉(zhuǎn)下一個(gè)電容器和另一個(gè)電容器?，F(xiàn)在我們只需將組件移動(dòng)到位?，F(xiàn)在單擊“導(dǎo)線(xiàn)”工具并開(kāi)始將元件連接在一起，將接地線(xiàn)繞到調(diào)節(jié)器上。然后我們?cè)谶@根導(dǎo)線(xiàn)上添加一個(gè)接地符號(hào)。現(xiàn)在使用wire工具連接輸出端?，F(xiàn)在為輸入電源添加注釋?zhuān)碫CC，然后在輸出側(cè)添加5伏的注釋?zhuān)⑵渲孛?。然后我們可以添加一些文本?#39;輸入電壓'和'輸出電壓'。現(xiàn)在我們需要對(duì)組件編號(hào)，然后單擊“工具”、“注釋”、“注釋原理圖”。然后選擇向下，然后選擇交叉，然后更新更改列表，單擊確定，接受更改，然后驗(yàn)證更改。然后執(zhí)行更改并關(guān)閉?，F(xiàn)在我們看到組件都被編號(hào)了。接下來(lái)我們需要驗(yàn)證設(shè)計(jì)。所以點(diǎn)擊Project然后驗(yàn)證Project。如果我們點(diǎn)擊查看，面板，然后點(diǎn)擊消息，它告訴我們編譯是成功的，沒(méi)有錯(cuò)誤。所以現(xiàn)在點(diǎn)擊PCB并點(diǎn)擊Design，然后導(dǎo)入更改。然后驗(yàn)證更改，然后單擊“執(zhí)行更改”。組件放置在下角，只需單擊該框并將其刪除即可?？匆幌挛覀兊氖疽鈭D，輸入端有接頭J1，所以我們要移動(dòng)它。然后我們有二極管和電容器1，電容器2，所以我們也要把它們移到適當(dāng)?shù)奈恢?。然后我們有調(diào)節(jié)器，然后我們有電容器3和4，然后我們有輸出連接器。我們現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)組件，使我們的電力流動(dòng)路線(xiàn)。我們可以切換到3D模式來(lái)檢查它的外觀。然后我們可以對(duì)齊組件以改善外觀。現(xiàn)在單擊這里，在新窗口中，選擇mechanical圖層。右鍵單擊并創(chuàng)建新層，并將其命名為Cut Out。然后關(guān)閉并更改設(shè)置?，F(xiàn)在選擇底部的圖層，然后單擊編輯、原點(diǎn)和設(shè)置。然后單擊電路板的上角。現(xiàn)在單擊“放置”并選擇“線(xiàn)”。在組件周?chē)?huà)一條線(xiàn)。然后按住Shift鍵的同時(shí)，單擊4行。然后單擊“設(shè)計(jì)”、“電路板形狀”和“定義形狀”。我們也可以在3D中看到它。現(xiàn)在我只需更改文本大小，這樣就不會(huì)打印得太大。現(xiàn)在是c

現(xiàn)在我們需要訂購(gòu)PCB。我們使用的是JLCPCB，他們也友好地贊助了本文。他們提供超值的5個(gè)電路板，只要2美元，看看吧酒店雇員和飯館雇員. 我們只是改變目的地和貨幣到英國(guó)，因?yàn)槟鞘俏覀兊幕兀憧梢赃x擇你自己的國(guó)家和貨幣?，F(xiàn)在我們只需上傳Gerber文件，它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)覽。我們有很多選項(xiàng)來(lái)定制產(chǎn)品，我們會(huì)選擇數(shù)量，然后我們將剩下的保留為默認(rèn)值。然后我們把這個(gè)保存到購(gòu)物車(chē)，直接去結(jié)賬。我們可以選擇郵資選項(xiàng)來(lái)降低成本，但我們希望這一點(diǎn)非?？?，所以我們將通過(guò)DHL Express訂購(gòu)。然后我們提交訂單，付款，就這樣。完成，簡(jiǎn)單。幾天后，我們的電路板從JLCPCB運(yùn)抵郵局，準(zhǔn)備為我們建造。我們必須說(shuō)它看起來(lái)非常棒，我們對(duì)這項(xiàng)服務(wù)非常滿(mǎn)意。別忘了你還可以免費(fèi)下載我們的電路板酒店雇員和飯館雇員 .

構(gòu)建PCB是相當(dāng)容易的。我們只是簡(jiǎn)單地布置我們的組件，我們喜歡把它們按順序放在這個(gè)焊接墊上。我們也使用這個(gè)支架只是為了讓它更容易操作。然后我們插入元件，開(kāi)始一次焊接一個(gè)。只需稍微彎曲雙腿，將其固定到位。當(dāng)你焊接在適當(dāng)?shù)牡胤?，只需檢查焊接點(diǎn)，以確保其正常，然后你可以修剪引線(xiàn)。幾分鐘后，我們將完成電路板的測(cè)試。

為了測(cè)試電路板，我們把一個(gè)9伏的電池連接到電源上。萬(wàn)用表的輸出電壓是5伏。如果我們把電池倒換，萬(wàn)用表上的電壓是0伏。所以二極管在保護(hù)我們的電路。我們對(duì)此很滿(mǎn)意，所以我們?cè)谒厦娣帕艘粋€(gè)小負(fù)載，效果很好?，F(xiàn)在真正的測(cè)試，我們?cè)诓遄线B接一個(gè)USB端口，然后插入一個(gè)便宜的手機(jī)。我們可以看到9伏電池正在為設(shè)備充電。使用一個(gè)USB測(cè)試儀，我們可以看到它提供4.6伏的電壓，并吸收0.26安培的電流。所以它工作得很好。