关于自制直流电源设计的介绍

在这个项目中，我们将展示如何构建一个简单的直流电源，它可以用来为电子电路提供可调的直流电压。

通过完成这个项目，您将了解直流电源的工作原理以及创建简单的直流电源需要哪些部件。

如果您从事过任何电路构建或电子工程技术人员的工作，您就会知道直流电源的重要性。它可用于产生可调的直流电压。因此，您无需为电路或墙壁使用过多的电池，而是更换电池以获得精确的电压，您只需使用直流电源即可，这大大简化了为电路提供直流电源的过程。

因此，为了构建直流电源，我们需要以下组件：

所需组件

交流插头

24V变压器

全波桥式整流器

LM317 稳压器

散热器

2200μF电解电容

100μF电解电容

240Ω电阻

3.6KΩ 电位器

直流电源原理图

以上是自制直流电源所需的部件。

下面是直流电源的示意图，以便我们可以看到所有部件是如何连接和组合在一起的：

我们现在将介绍该电路的每个部分并了解每个组件所起的作用，以便您了解该电路的整体工作原理。

AC 插头- 电路的第一部分是 AC 插头。当我们创建直流电源时，它会从墙上插座的交流电源电压产生直流电压。要构建直流电源，请购买 3 芯交流插头。它还可以与两相交流插头一起使用。但是使用 3 芯插头会更好，因为接地可以更好地防止可能发生的电气火灾。

变压器-在AC插头之后，我们需要一个降压变压器。变压器的工作是从电源线上获取 120V 交流电压并将其降压到 24 伏。这是因为我们的直流电源将提供 1-20V 的可变直流电压。因此，我们将从墙上的电源插座获得的非常高的电压降低到较小的电压。它仍然必须超过我们想要输出的直流电压。由于我们要创建高达 20VDC 的可变电压输出，因此我们需要一个变压器将市电电压转换为高于此 20V 的电压。降压变压器是降低交流电源电压线电压的绝佳设备。

全波整流器- 我们电路中需要的下一个组件是全波整流器。全波整流器的工作是从变压器中取出交流电压并对其进行整流，使电压不再经历负循环。使用整流器，所有电压都被整流为正极。

以下是全波整流器前后电压的变化：

您可以看到所有电压波形现在如何位于正线上方。这称为脉动直流电压。我们稍后将添加更多组件，以便这可以是几乎完美平滑的 DC 输出，这正是我们所希望的。

平滑电容器- 全波整流器之后的下一个组件是平滑电容器。平滑电容器的作用是平滑信号中的波动，从而减少波动。正如您在前面的组件中看到的，整流器会产生脉动直流信号。平滑电容器，现在是一个 2200μF 的电容器，用于平衡这种脉动波动以产生更平滑的波形。

下图显示了平滑电容器前后的电压波形：

LM317 稳压器- 平滑帽之后是LM317 稳压器。

该调节器具有双重目的。首先，它用于进一步平滑波动信号，使其成为完美平滑的直流信号。

稳压器是一种“调节”电压以输出完美平滑的直流电压的设备。

下图是经过平滑电容器和稳压器后的电压波形图：

LM317 稳压器的第二个目的，因为它是一个可调电压稳压器，是产生可变直流电压作为输出。我们如何通过改变电阻器 R 1和电位器 R 2来改变电压。

R 1电阻器和R 2电位器-接下来需要的组件是R 1电阻器和R 2电位器。这两个一起使用决定了稳压器将输出什么电压。公式为V OUT = 1.25V (1 + R 2 /R 1 )。所以如果 R 2一直转动使其电阻接近0Ω，电压输出将刚好超过1V。转动电位器使其阻值为3.6KΩ时，电压输出约为20V。这个电位器决定输出多少电压，就像你如何转动专业直流电源的旋钮一样。如果我们选择一个更高电压值的降压变压器，例如一个36V的降压变压器，并使用一个更高值的电位器，我们可以将直流电压输出量从20V增加到30V或更多。

散热器- 我们必须对稳压器做的一件事是在其上安装散热器。这对于此应用程序至关重要。

这是因为当我们使用稳压器时，我们根据电阻器 R 1和电位器 R 2的值向其中输入电压并输出电压. 当电位器处于最高电阻时，它不会散发那么多热量。由于我们的变压器输出24V，当电位器设置为3.6KΩ时，稳压器输出20V。24-20V=4V。因此，不会产生那么多浪费的电压。但是，如果电位器设置为接近 0Ω，稳压器输出大约 1.25V。24V-1.25V=22.75V 浪费的、耗散的能量。这会产生大量热量，因为输入和输出电压之间的电压差如此之大。任何差异都表现为热量。所以差异越大，热量越大。这就是将散热器连接到稳压器至关重要的原因。当输入和输出电压差很大时，它表现为热量。我们必须有办法散发这些热量，否则它会损坏或破坏电源电路。这样做的方法是使用散热器。这就是为什么专业的直流电源后面总是有大散热片的原因。

C2电容器- C2电容器再次充当负载平衡器。它有助于消除稳压器输出上可能存在的任何波动。

这就是如何构建一个允许电压调节的简单直流电源。

审核编辑：符乾江