在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將展示如何構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電源，它可以用來(lái)為電子電路提供可調(diào)的直流電壓。

通過(guò)完成這個(gè)項(xiàng)目，您將了解直流電源的工作原理以及創(chuàng)建簡(jiǎn)單的直流電源需要哪些部件。

如果您從事過(guò)任何電路構(gòu)建或電子工程技術(shù)人員的工作，您就會(huì)知道直流電源的重要性。它可用于產(chǎn)生可調(diào)的直流電壓。因此，您無(wú)需為電路或墻壁使用過(guò)多的電池，而是更換電池以獲得精確的電壓，您只需使用直流電源即可，這大大簡(jiǎn)化了為電路提供直流電源的過(guò)程。

因此，為了構(gòu)建直流電源，我們需要以下組件：

所需組件

交流插頭

24V變壓器

全波橋式整流器

LM317 穩(wěn)壓器

散熱器

2200μF電解電容

100μF電解電容

240Ω電阻

3.6KΩ 電位器

直流電源原理圖

以上是自制直流電源所需的部件。

下面是直流電源的示意圖，以便我們可以看到所有部件是如何連接和組合在一起的：

我們現(xiàn)在將介紹該電路的每個(gè)部分并了解每個(gè)組件所起的作用，以便您了解該電路的整體工作原理。

AC 插頭- 電路的第一部分是 AC 插頭。當(dāng)我們創(chuàng)建直流電源時(shí)，它會(huì)從墻上插座的交流電源電壓產(chǎn)生直流電壓。要構(gòu)建直流電源，請(qǐng)購(gòu)買 3 芯交流插頭。它還可以與兩相交流插頭一起使用。但是使用 3 芯插頭會(huì)更好，因?yàn)榻拥乜梢愿玫胤乐箍赡馨l(fā)生的電氣火災(zāi)。

變壓器-在AC插頭之后，我們需要一個(gè)降壓變壓器。變壓器的工作是從電源線上獲取 120V 交流電壓并將其降壓到 24 伏。這是因?yàn)槲覀兊闹绷麟娫磳⑻峁?1-20V 的可變直流電壓。因此，我們將從墻上的電源插座獲得的非常高的電壓降低到較小的電壓。它仍然必須超過(guò)我們想要輸出的直流電壓。由于我們要?jiǎng)?chuàng)建高達(dá) 20VDC 的可變電壓輸出，因此我們需要一個(gè)變壓器將市電電壓轉(zhuǎn)換為高于此 20V 的電壓。降壓變壓器是降低交流電源電壓線電壓的絕佳設(shè)備。

全波整流器- 我們電路中需要的下一個(gè)組件是全波整流器。全波整流器的工作是從變壓器中取出交流電壓并對(duì)其進(jìn)行整流，使電壓不再經(jīng)歷負(fù)循環(huán)。使用整流器，所有電壓都被整流為正極。

以下是全波整流器前后電壓的變化：

您可以看到所有電壓波形現(xiàn)在如何位于正線上方。這稱為脈動(dòng)直流電壓。我們稍后將添加更多組件，以便這可以是幾乎完美平滑的 DC 輸出，這正是我們所希望的。

平滑電容器- 全波整流器之后的下一個(gè)組件是平滑電容器。平滑電容器的作用是平滑信號(hào)中的波動(dòng)，從而減少波動(dòng)。正如您在前面的組件中看到的，整流器會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)直流信號(hào)。平滑電容器，現(xiàn)在是一個(gè) 2200μF 的電容器，用于平衡這種脈動(dòng)波動(dòng)以產(chǎn)生更平滑的波形。

下圖顯示了平滑電容器前后的電壓波形：

LM317 穩(wěn)壓器- 平滑帽之后是LM317 穩(wěn)壓器。

該調(diào)節(jié)器具有雙重目的。首先，它用于進(jìn)一步平滑波動(dòng)信號(hào)，使其成為完美平滑的直流信號(hào)。

穩(wěn)壓器是一種“調(diào)節(jié)”電壓以輸出完美平滑的直流電壓的設(shè)備。

下圖是經(jīng)過(guò)平滑電容器和穩(wěn)壓器后的電壓波形圖：

LM317 穩(wěn)壓器的第二個(gè)目的，因?yàn)樗且粋€(gè)可調(diào)電壓穩(wěn)壓器，是產(chǎn)生可變直流電壓作為輸出。我們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)改變電阻器 R 1和電位器 R 2來(lái)改變電壓。

R 1電阻器和R 2電位器-接下來(lái)需要的組件是R 1電阻器和R 2電位器。這兩個(gè)一起使用決定了穩(wěn)壓器將輸出什么電壓。公式為V OUT = 1.25V (1 + R 2 /R 1 )。所以如果 R 2一直轉(zhuǎn)動(dòng)使其電阻接近0Ω，電壓輸出將剛好超過(guò)1V。轉(zhuǎn)動(dòng)電位器使其阻值為3.6KΩ時(shí)，電壓輸出約為20V。這個(gè)電位器決定輸出多少電壓，就像你如何轉(zhuǎn)動(dòng)專業(yè)直流電源的旋鈕一樣。如果我們選擇一個(gè)更高電壓值的降壓變壓器，例如一個(gè)36V的降壓變壓器，并使用一個(gè)更高值的電位器，我們可以將直流電壓輸出量從20V增加到30V或更多。

散熱器- 我們必須對(duì)穩(wěn)壓器做的一件事是在其上安裝散熱器。這對(duì)于此應(yīng)用程序至關(guān)重要。

這是因?yàn)楫?dāng)我們使用穩(wěn)壓器時(shí)，我們根據(jù)電阻器 R 1和電位器 R 2的值向其中輸入電壓并輸出電壓. 當(dāng)電位器處于最高電阻時(shí)，它不會(huì)散發(fā)那么多熱量。由于我們的變壓器輸出24V，當(dāng)電位器設(shè)置為3.6KΩ時(shí)，穩(wěn)壓器輸出20V。24-20V=4V。因此，不會(huì)產(chǎn)生那么多浪費(fèi)的電壓。但是，如果電位器設(shè)置為接近 0Ω，穩(wěn)壓器輸出大約 1.25V。24V-1.25V=22.75V 浪費(fèi)的、耗散的能量。這會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因?yàn)檩斎牒洼敵鲭妷褐g的電壓差如此之大。任何差異都表現(xiàn)為熱量。所以差異越大，熱量越大。這就是將散熱器連接到穩(wěn)壓器至關(guān)重要的原因。當(dāng)輸入和輸出電壓差很大時(shí)，它表現(xiàn)為熱量。我們必須有辦法散發(fā)這些熱量，否則它會(huì)損壞或破壞電源電路。這樣做的方法是使用散熱器。這就是為什么專業(yè)的直流電源后面總是有大散熱片的原因。

C2電容器- C2電容器再次充當(dāng)負(fù)載平衡器。它有助于消除穩(wěn)壓器輸出上可能存在的任何波動(dòng)。

這就是如何構(gòu)建一個(gè)允許電壓調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單直流電源。

審核編輯：符乾江