5V穩(wěn)壓器設(shè)計教程-如何工作，如何設(shè)計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，就會發(fā)生這種情況。

部件會燒壞甚至爆炸。為了阻止這一切，我們需要一個。

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)計一個，甚至把它變成一個完全工作，看起來很專業(yè)的印刷電路板，用作電源，甚至給手機充電。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？因為電子元件只能承受一定的電壓。

以這個發(fā)光二極管為例，如果我們把它連接到一個9伏的電池上，它會立即被永久摧毀。這是因為LED內(nèi)部有一根細線。在顯微鏡下看，我們可以看到電壓通過導(dǎo)線時推得過多的電子，導(dǎo)致導(dǎo)線燒毀。為了保護LED，我們需要一個電阻器。這將降低電流。

這只是一個10歐姆的電阻，它連接到我們的可變直流電源。當(dāng)我們提供一個小電壓，我們看到發(fā)光二極管是好的，但當(dāng)我們增加這個，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)我們想保持一個恒定的5伏直流電源和足夠的電流為一個簡單的廉價手機充電。我們希望能把它連接到多個電壓源，比如9伏或12伏電池。我們需要一個集成電路。有很多可供選擇的，它們都可以在不同的電壓下工作，但是通過一點研究我們發(fā)現(xiàn)了這個。LM7805。

這可以保持恒定的5伏直流電輸出和高達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)器遠離電源濾波器，則需要輸入電容器。我們將使用一些長電線連接電池，因此我們將使用推薦的0.22微法拉電容器。這是一個電解電容器。我們可以使用容量稍大一點的版本，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。在這個簡單的例子中，當(dāng)電源中斷時，您可以看到LED立即熄滅。但是如果我們把一個電容器和LED并聯(lián)，LED就會一直亮著，因為現(xiàn)在電容器正在為LED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)另一個電容器。這是一個旁路電容器。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。因為我們不可能總是得到一個完美平坦的直流電源。我們還將在輸出側(cè)增加另一個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。如果我們愿意的話，我們可以使用一個稍高一點的電容器，但這會很好的工作。這些將有助于確保我們的連接電路有一個干凈的輸出。我們還將在輸入端增加一個保護二極管。如果我們把電源接錯了，這將有助于保護電路。為了證明它是有效的，如果我們把這個白熾燈連接到電源上，它就會亮起來。我們可以反轉(zhuǎn)引線，它也會發(fā)光。如果我們把一個二極管放在紅色的導(dǎo)線上并把它連接到正極，它會再次亮起。但現(xiàn)在，當(dāng)我們把引線反向時，二極管會阻斷電流，燈就會一直熄滅。所以我們可以用這個來保護電路。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LED，每一個都連接到不同類型的二極管上。當(dāng)我們慢慢增加電壓時，我們看到連接在整流二極管上的LED沒有那么亮。這是因為這種二極管的電壓降很大。如果我們測量整個肖特基二極管，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試驗板上，像我們在這里所做的那樣進行測試。一旦我們對它的工作感到滿意，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，因為他們友好地贊助了本文。我們所有的觀眾都可以通過這個鏈接免費試用這個軟件酒店雇員和飯館雇員. 所以打開Altium Designer并單擊File，newproject，然后為項目命名。右鍵單擊項目并添加原理圖，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。給它取與項目相同的名稱。然后右鍵單擊PCB并用相同的名稱保存?，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，但你可以用任何你想用的。我們發(fā)現(xiàn)了一個22微法拉電容器，所以我們?nèi)∠逻@個零件號，把它插入庫加載器，然后點擊搜索。然后它會找到組件，因此我們單擊“添加到設(shè)計”。它會把部件放在下角，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。現(xiàn)在我們對另一個輸入電容器做同樣的操作，復(fù)制零件號，搜索它，然后添加它，移動它并重命名它。然后我們找到調(diào)節(jié)器，把這個加到我們的設(shè)計中，然后我們找到保護二極管，把這個加到我們的設(shè)計中。順便說一下，我們正在使用這個，但我們建議您選擇一個電流限制更高的。

然后我們找到輸出電容，加上這個，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。我們現(xiàn)在需要另一個電容器在插座上，所以我們選擇現(xiàn)有的電容器并復(fù)制粘貼，然后將其移動到位。我們對輸入端的連接器類型也做了同樣的處理?，F(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，但要確保加號總是指向正電源。其他的陶瓷電容器沒有極性，所以這些電容器可以面向任何一個方向，但我們將保持這個順序。然后旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器，移動文本，然后旋轉(zhuǎn)下一個電容器和另一個電容器?，F(xiàn)在我們只需將組件移動到位。現(xiàn)在單擊“導(dǎo)線”工具并開始將元件連接在一起，將接地線繞到調(diào)節(jié)器上。然后我們在這根導(dǎo)線上添加一個接地符號?，F(xiàn)在使用wire工具連接輸出端?，F(xiàn)在為輸入電源添加注釋，即VCC，然后在輸出側(cè)添加5伏的注釋，并將其重命名。然后我們可以添加一些文本為'輸入電壓'和'輸出電壓'?，F(xiàn)在我們需要對組件編號，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了。接下來我們需要驗證設(shè)計。所以點擊Project然后驗證Project。如果我們點擊查看，面板，然后點擊消息，它告訴我們編譯是成功的，沒有錯誤。所以現(xiàn)在點擊PCB并點擊Design，然后導(dǎo)入更改。然后驗證更改，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。看一下我們的示意圖，輸入端有接頭J1，所以我們要移動它。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，使我們的電力流動路線。我們可以切換到3D模式來檢查它的外觀。然后我們可以對齊組件以改善外觀?，F(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。現(xiàn)在選擇底部的圖層，然后單擊編輯、原點和設(shè)置。然后單擊電路板的上角。現(xiàn)在單擊“放置”并選擇“線”。在組件周圍畫一條線。然后按住Shift鍵的同時，單擊4行。然后單擊“設(shè)計”、“電路板形狀”和“定義形狀”。我們也可以在3D中看到它?，F(xiàn)在我只需更改文本大小，這樣就不會打印得太大。現(xiàn)在是c

現(xiàn)在我們需要訂購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，因為那是我們的基地，但你可以選擇你自己的國家和貨幣。現(xiàn)在我們只需上傳Gerber文件，它就會產(chǎn)生一個預(yù)覽。我們有很多選項來定制產(chǎn)品，我們會選擇數(shù)量，然后我們將剩下的保留為默認值。然后我們把這個保存到購物車，直接去結(jié)賬。我們可以選擇郵資選項來降低成本，但我們希望這一點非常快，所以我們將通過DHL Express訂購。然后我們提交訂單，付款，就這樣。完成，簡單。幾天后，我們的電路板從JLCPCB運抵郵局，準備為我們建造。我們必須說它看起來非常棒，我們對這項服務(wù)非常滿意。別忘了你還可以免費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。我們只是簡單地布置我們的組件，我們喜歡把它們按順序放在這個焊接墊上。我們也使用這個支架只是為了讓它更容易操作。然后我們插入元件，開始一次焊接一個。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，以確保其正常，然后你可以修剪引線。幾分鐘后，我們將完成電路板的測試。

為了測試電路板，我們把一個9伏的電池連接到電源上。萬用表的輸出電壓是5伏。如果我們把電池倒換，萬用表上的電壓是0伏。所以二極管在保護我們的電路。我們對此很滿意，所以我們在它上面放了一個小負載，效果很好?，F(xiàn)在真正的測試，我們在插座上連接一個USB端口，然后插入一個便宜的手機。我們可以看到9伏電池正在為設(shè)備充電。使用一個USB測試儀，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。