許多模擬電子電路需要雙電源軌來(lái)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)钠胶膺\(yùn)行，其中一個(gè)是運(yùn)算放大器電路。在A/D轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器和比較器等數(shù)字系統(tǒng)中也需要負(fù)電源電壓。在之前的教程中，我們構(gòu)建了+12V和-12V雙電源電路以及+5V和-5V雙電源電路，但這些電路的輸出是固定的，因此，在本教程中，我們將設(shè)計(jì)一個(gè)可變的雙直流電源電路，可以提供從14V到-14V的可變輸出電壓。電壓轉(zhuǎn)換任務(wù)分為四個(gè)步驟，分別是變壓器操作、整流、平滑和調(diào)節(jié)。

構(gòu)建可變雙電源電路所需組件

執(zhí)行此項(xiàng)目需要以下組件：

可變雙電源電路圖

構(gòu)建可變負(fù)電壓調(diào)節(jié)器的完整原理圖如下所示。該電路由變壓器、整流電路、平滑電容器和電壓調(diào)節(jié)器組成。

該電路可分為四個(gè)部分。首先是變壓器操作-這里我們將首先使用降壓(220v/12v)中心抽頭變壓器將220v交流電轉(zhuǎn)換為12v交流電。第二部分是整流——變壓器的輸出被送到整流電路。這個(gè)電路把12伏交流電轉(zhuǎn)換成12伏直流電。第三部分是平滑——整流電路的輸出具有脈動(dòng)性質(zhì)，用于將其轉(zhuǎn)換為純直流;我們?cè)谪?fù)載上安裝了一個(gè)電容器。它也被稱為過(guò)濾。最后一部分是調(diào)節(jié)-最后，電容器的輸出被發(fā)送到穩(wěn)壓ic LM317T和LM337T，它們將提供所需的輸出電壓。下面將對(duì)這四個(gè)部分進(jìn)行說(shuō)明：

1. 變壓器操作:

第一步是使用降壓變壓器將220v交流電轉(zhuǎn)換成12v交流電。中心抽頭變壓器一次繞組接家用電源(230v AC, 50Hz)，輸出從中心抽頭變壓器二次繞組取。中心抽頭變壓器也稱為三相三線變壓器。它用于將電壓從220v交流降壓到12v交流。從下圖中我們可以看到，兩個(gè)外繞組(T1和T3)之間的電壓差是中間(T2)和外繞組(T1或T3)之間電壓差的兩倍。T1和T2之間的電壓是180度相異的。

2. 整改:

在這一步中，我們將使用全橋整流器將交流轉(zhuǎn)換為直流。整流電路將交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。這個(gè)電路是在二極管的幫助下制成的。我們使用功率二極管(1N5822 CY)制作整流電路。使用這種特殊的二極管是出于安全和靈活的目的。如果我們使用低安培額定值的二極管，那么它可能會(huì)因電流激增而損壞。

功率二極管可以單獨(dú)使用，也可以連接在一起，形成各種整流電路，如全波、半波整流電路。在下圖中，功率二極管表現(xiàn)得像一個(gè)半波整流器。

我們可以用兩種整流電路把交流電轉(zhuǎn)換成直流電。一種是半波整流電路，另一種是全波整流電路。在半波整流電路中，輸出電壓變成輸入電壓的一半，我們可以用兩個(gè)二極管來(lái)設(shè)計(jì);在全波整流電路中，輸出電壓等于輸入電壓，我們用四個(gè)二極管來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)全波整流電路。這里我們采用了全波整流電路。在下圖中，我們可以看到全波整流器的電路。

全波整流電路輸出電壓為：

全波整流電路的輸入和輸出電壓波形如下所示。

整流器的輸出不是純直流電，但它含有波紋。

3. 平滑:

整流電路的輸出本質(zhì)上是脈動(dòng)的，所以我們使用平滑電容器來(lái)獲得純凈的直流電。整波橋式整流電路輸出端與負(fù)載并聯(lián)的平滑電容。我們使用電解電容器來(lái)平滑。這里，我們使用了兩個(gè)1000uF的電解電容。

連接到全波整流電路的平滑電容如下圖所示。

4. 規(guī)定:

電容器的輸出被送到電壓調(diào)節(jié)器ic，它將提供所需的輸出電壓。這里我們使用了兩個(gè)可變電壓調(diào)節(jié)器ic，一個(gè)用于可變正電壓(LM 317T)，另一個(gè)用于可變負(fù)電壓(LM 337T)。

lm317t(可變正電壓調(diào)節(jié)器)

lm317t是三端可變正電壓調(diào)節(jié)器。它可以提供1.5安培的電流，輸出電壓范圍為1.25V至37V。LM317T是短路證明，由于其內(nèi)置的限流和關(guān)閉能力。

LM317的輸出由兩個(gè)電阻R1和R2的比值計(jì)算，它們?cè)谳敵龆诵纬梢粋€(gè)分壓器電路，如圖所示。

LM317T的輸出電壓可以用下式計(jì)算。

lm337t(可變負(fù)極穩(wěn)壓器)

lm337t是三端可變負(fù)電壓調(diào)節(jié)器。它可以提供1.5安培的電流，輸出電壓范圍為-1.25V至-37V。LM337T是短路證明，由于其內(nèi)置的限流和關(guān)閉能力。

LM337的輸出由兩個(gè)電阻R1和R2的比值計(jì)算，它們?cè)谳敵龆诵纬扇鐖D所示的分壓器電路。

LM317T的輸出電壓可以用下式計(jì)算：

最后，我們使用了電壓顯示模塊。在這個(gè)顯示模塊中，我們顯示了正電壓的值。電壓顯示模塊不能顯示負(fù)電壓，因?yàn)檫@個(gè)模塊只能顯示0到30伏的值。

可變雙電源PCB的制造

現(xiàn)在我們有了原理圖，我們可以繼續(xù)布局可變雙電源電路的PCB。您可以使用您選擇的任何PCB軟件來(lái)設(shè)計(jì)PCB。如果你是一個(gè)剛剛開始在PCB世界的初學(xué)者，我們建議你看看PCB設(shè)計(jì)的入門指南。如果你想跳過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程，你也可以使用下面的鏈接下載這個(gè)手持游戲機(jī)項(xiàng)目的Gerber文件：

以下為超聲波尺PCB頂層和底層的二維模型視圖：

如果您感興趣，您也可以查看我們之前在Circuit Digest上構(gòu)建的其他PCB項(xiàng)目。

可變雙電源PCB組裝

一旦我們從PCB制造商收到PCB，我們就開始組裝PCB。完全焊接板看起來(lái)像下面：

測(cè)試可變負(fù)電壓調(diào)節(jié)器

將元件焊接在PCB上后，下一個(gè)任務(wù)是測(cè)試電路。為此，我將220V電源連接到降壓變壓器上。電路的輸出讀數(shù)顯示在電壓顯示模塊上?？梢允褂眠B接在PCB兩側(cè)的修剪盆來(lái)改變正負(fù)電壓。電壓顯示模塊不能顯示負(fù)電壓，因?yàn)檫@個(gè)模塊只能顯示0到30伏的值，所以我們使用萬(wàn)用表來(lái)顯示負(fù)電壓。

這就是設(shè)計(jì)雙電源電路的方法。

本文編譯自circuitdigest