电压调节器

学习如何使用电容器、LM7805调节器和肖特基二极管制作5V稳压器，学习电路如何工作，以及如何构建自己的PCB印刷电路板，如何订购PCB以及如何将电路板电子元件焊接在一起。

当我们给电子元件提供高电压时，就会发生这种情况。

部件会烧坏甚至爆炸。为了阻止这一切，我们需要一个。

电压调节器。我们将向你展示它是如何工作的，如何设计一个，甚至把它变成一个完全工作，看起来很专业的印刷电路板，用作电源，甚至给手机充电。你甚至可以下载我们的电路板酒店雇员和饭馆雇员 .

电压调节器的作用是保持恒定的输出电压，即使输入电压发生变化。为什么这很重要？因为电子元件只能承受一定的电压。

以这个发光二极管为例，如果我们把它连接到一个9伏的电池上，它会立即被永久摧毁。这是因为LED内部有一根细线。在显微镜下看，我们可以看到电压通过导线时推得过多的电子，导致导线烧毁。为了保护LED，我们需要一个电阻器。这将降低电流。

这只是一个10欧姆的电阻，它连接到我们的可变直流电源。当我们提供一个小电压，我们看到发光二极管是好的，但当我们增加这个，电阻燃烧成火焰，发光二极管将被摧毁。所以，使用电阻很好，但是电压必须保持恒定。因此，我们需要一种方法来确保输出电压恒定，即使输入电压是变化的。假设我们想保持一个恒定的5伏直流电源和足够的电流为一个简单的廉价手机充电。我们希望能把它连接到多个电压源，比如9伏或12伏电池。我们需要一个集成电路。有很多可供选择的，它们都可以在不同的电压下工作，但是通过一点研究我们发现了这个。LM7805。

这可以保持恒定的5伏直流电输出和高达1.5安培的电流。此部件可连接到7到35伏之间的任何直流电源电压。所以它非常适合我们的需要。它有三个针脚。引脚1是未调节电压的输入端。针脚2是接地针脚，针脚3是调节的5伏输出。制造商建议在输入和输出端安装电容器。它指出，如果调节器远离电源滤波器，则需要输入电容器。我们将使用一些长电线连接电池，因此我们将使用推荐的0.22微法拉电容器。这是一个电解电容器。我们可以使用容量稍大一点的版本，但我们不想使用较小的版本。电容器将有助于消除供电中断和低频失真。在这个简单的例子中，当电源中断时，您可以看到LED立即熄灭。但是如果我们把一个电容器和LED并联，LED就会一直亮着，因为现在电容器正在为LED放电和供电。

所以，LED几乎不受干扰的影响。我们要在输入端并联另一个电容器。这是一个旁路电容器。这是放置在非常接近调节器输入引脚。这将是一个小型陶瓷电容器，通常为0.1微法拉。这种电容器的作用是滤除电源中的噪声和高频失真。因为我们不可能总是得到一个完美平坦的直流电源。我们还将在输出侧增加另一个0.1微法拉旁路电容器以及10微法拉电解电容器。这只是用于此目的的典型值。如果我们愿意的话，我们可以使用一个稍高一点的电容器，但这会很好的工作。这些将有助于确保我们的连接电路有一个干净的输出。我们还将在输入端增加一个保护二极管。如果我们把电源接错了，这将有助于保护电路。为了证明它是有效的，如果我们把这个白炽灯连接到电源上，它就会亮起来。我们可以反转引线，它也会发光。如果我们把一个二极管放在红色的导线上并把它连接到正极，它会再次亮起。但现在，当我们把引线反向时，二极管会阻断电流，灯就会一直熄灭。所以我们可以用这个来保护电路。我们可以用整流二极管或肖特基二极管。在这里你可以看到我们放置了两个LED，每一个都连接到不同类型的二极管上。当我们慢慢增加电压时，我们看到连接在整流二极管上的LED没有那么亮。这是因为这种二极管的电压降很大。如果我们测量整个肖特基二极管，我们有大约0.3伏的电压降，整流器有大约0.66伏。所以在这个应用中最好使用肖特基二极管。现在我们可以把所有这些组件放在一个试验板上，像我们在这里所做的那样进行测试。一旦我们对它的工作感到满意，我们现在可以把它变成印刷电路板。

我们将在本教程中使用Altium Designer，因为他们友好地赞助了本文。我们所有的观众都可以通过这个链接免费试用这个软件酒店雇员和饭馆雇员. 所以打开Altium Designer并单击File，newproject，然后为项目命名。右键单击项目并添加原理图，然后再次右键单击并添加PCB。现在右键单击示意图并保存它。给它取与项目相同的名称。然后右键单击PCB并用相同的名称保存。现在我们需要添加组件。我们可以使用右边的组件工具，但是我们将使用一个附加组件，它将使它更容易一些。所以我们找到我们需要的零件，我们用鼠标，但你可以用任何你想用的。我们发现了一个22微法拉电容器，所以我们取下这个零件号，把它插入库加载器，然后点击搜索。然后它会找到组件，因此我们单击“添加到设计”。它会把部件放在下角，所以我们只需要把它移到适当的位置。然后我们重命名该组件，以方便使用。现在我们对另一个输入电容器做同样的操作，复制零件号，搜索它，然后添加它，移动它并重命名它。然后我们找到调节器，把这个加到我们的设计中，然后我们找到保护二极管，把这个加到我们的设计中。顺便说一下，我们正在使用这个，但我们建议您选择一个电流限制更高的。

然后我们找到输出电容，加上这个，然后重新命名。我们现在需要找到连接终端，我们也添加了这个。我们现在需要另一个电容器在插座上，所以我们选择现有的电容器并复制粘贴，然后将其移动到位。我们对输入端的连接器类型也做了同样的处理。现在我们只需旋转组件，所以选择输入连接器并按空格键来旋转它。然后我们旋转二极管，然后我们可以旋转电容器，但要确保加号总是指向正电源。其他的陶瓷电容器没有极性，所以这些电容器可以面向任何一个方向，但我们将保持这个顺序。然后旋转调节器，移动文本，然后旋转下一个电容器和另一个电容器。现在我们只需将组件移动到位。现在单击“导线”工具并开始将元件连接在一起，将接地线绕到调节器上。然后我们在这根导线上添加一个接地符号。现在使用wire工具连接输出端。现在为输入电源添加注释，即VCC，然后在输出侧添加5伏的注释，并将其重命名。然后我们可以添加一些文本为'输入电压'和'输出电压'。现在我们需要对组件编号，然后单击“工具”、“注释”、“注释原理图”。然后选择向下，然后选择交叉，然后更新更改列表，单击确定，接受更改，然后验证更改。然后执行更改并关闭。现在我们看到组件都被编号了。接下来我们需要验证设计。所以点击Project然后验证Project。如果我们点击查看，面板，然后点击消息，它告诉我们编译是成功的，没有错误。所以现在点击PCB并点击Design，然后导入更改。然后验证更改，然后单击“执行更改”。组件放置在下角，只需单击该框并将其删除即可。看一下我们的示意图，输入端有接头J1，所以我们要移动它。然后我们有二极管和电容器1，电容器2，所以我们也要把它们移到适当的位置。然后我们有调节器，然后我们有电容器3和4，然后我们有输出连接器。我们现在旋转组件，使我们的电力流动路线。我们可以切换到3D模式来检查它的外观。然后我们可以对齐组件以改善外观。现在单击这里，在新窗口中，选择mechanical图层。右键单击并创建新层，并将其命名为Cut Out。然后关闭并更改设置。现在选择底部的图层，然后单击编辑、原点和设置。然后单击电路板的上角。现在单击“放置”并选择“线”。在组件周围画一条线。然后按住Shift键的同时，单击4行。然后单击“设计”、“电路板形状”和“定义形状”。我们也可以在3D中看到它。现在我只需更改文本大小，这样就不会打印得太大。现在是c

现在我们需要订购PCB。我们使用的是JLCPCB，他们也友好地赞助了本文。他们提供超值的5个电路板，只要2美元，看看吧酒店雇员和饭馆雇员. 我们只是改变目的地和货币到英国，因为那是我们的基地，但你可以选择你自己的国家和货币。现在我们只需上传Gerber文件，它就会产生一个预览。我们有很多选项来定制产品，我们会选择数量，然后我们将剩下的保留为默认值。然后我们把这个保存到购物车，直接去结账。我们可以选择邮资选项来降低成本，但我们希望这一点非常快，所以我们将通过DHL Express订购。然后我们提交订单，付款，就这样。完成，简单。几天后，我们的电路板从JLCPCB运抵邮局，准备为我们建造。我们必须说它看起来非常棒，我们对这项服务非常满意。别忘了你还可以免费下载我们的电路板酒店雇员和饭馆雇员 .

构建PCB是相当容易的。我们只是简单地布置我们的组件，我们喜欢把它们按顺序放在这个焊接垫上。我们也使用这个支架只是为了让它更容易操作。然后我们插入元件，开始一次焊接一个。只需稍微弯曲双腿，将其固定到位。当你焊接在适当的地方，只需检查焊接点，以确保其正常，然后你可以修剪引线。几分钟后，我们将完成电路板的测试。

为了测试电路板，我们把一个9伏的电池连接到电源上。万用表的输出电压是5伏。如果我们把电池倒换，万用表上的电压是0伏。所以二极管在保护我们的电路。我们对此很满意，所以我们在它上面放了一个小负载，效果很好。现在真正的测试，我们在插座上连接一个USB端口，然后插入一个便宜的手机。我们可以看到9伏电池正在为设备充电。使用一个USB测试仪，我们可以看到它提供4.6伏的电压，并吸收0.26安培的电流。所以它工作得很好。

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