设计一个可变的双直流电源电路

许多模拟电子电路需要双电源轨以实现适当的平衡 *** 作，其中一种是运算放大器电路。A/D 转换器、运算放大器和比较器等数字系统也需要负电源电压。在我们之前的教程中，我们构建了一个+12V 和 -12V 双电源电路以及一个+5V 和 -5V 双电源电路，但是这些电路的输出是固定的，因此，在本教程中，我们将设计一个可变的双直流电源电路，可提供14V至-14V的可变输出电压。电压转换任务分四个步骤执行，即变压器运行、整流、平滑和调节。

构建可变双电源电路所需的组件

执行此项目需要以下组件：

可变双电源电路图

构建可变负电压调节器的完整示意图如下所示。该电路由一个变压器、一个整流电路、一个平滑电容器和最后一个电压调节器组成。

该电路可分为四个部分。第一个是变压器 *** 作- 在这里，我们将首先使用降压 （220v/12v） 中心抽头变压器将 220v AC 转换为 12v AC。第二部分是整流- 然后将变压器的输出发送到整流电路。该电路将 12v AC 转换为 12v DC。第三部分是平滑- 整流电路的输出具有脉动性质，用于将其转换为纯直流；我们在负载上连接了一个电容器。它也称为过滤。最后一部分是调节- 最后，电容器的输出被发送到稳压器 IC LM317T 和 LM337T，它们将提供所需的输出电压。所有这四个部分解释如下：

1、变压器 *** 作：

第一步是使用降压变压器将 220v AC 转换为 12v AC 。中心抽头变压器的初级绕组连接到家用电源（230v AC，50Hz），输出取自中心抽头变压器的次级绕组。中心抽头变压器也称为两相三线变压器。它用于将电压从 220v AC 降压到 12v AC。在下图中，我们可以看到两个外部绕组（T1 和 T3）之间的电压差是中间（T2）和外部绕组（T1 或 T3）之间电压差的两倍。T1 和 T2 之间的电压彼此相差 180 度。

2、整改：

在这一步中，我们将使用全桥整流器将交流电转换为直流电。整流电路将交流电源转换为直流电源。该电路是在二极管的帮助下制成的。我们使用功率二极管（1N5822 CY）制作整流电路。出于安全和灵活性的目的，使用这种特殊的二极管。如果我们使用低安培额定值的二极管，那么它可能会因电流浪涌而损坏。

功率二极管可以单独使用，也可以连接在一起制作全波、半波整流电路等多种整流电路。在下图中，功率二极管的行为类似于半波整流器。

我们可以使用两种类型的整流电路将交流电转换为直流电。一种是半波整流电路，另一种是全波整流电路。在半波整流电路中，输出电压变为输入电压的一半，我们可以用两个二极管来设计，在全波整流电路中，输出电压等于输入电压，我们设计了一个全波整流电路。波整流电路使用四个二极管。这里我们使用了全波整流电路。在下图中，我们可以看到全波整流器的电路。

全波整流电路的输出电压为：

V DC = 2V最大值/ π = 0.637 V MAX = 0.9 V RMS

全波整流电路的输入输出电压波形如下图所示。

整流器的输出不是纯直流，但其中包含纹波。

3.平滑：

整流电路的输出本质上是脉动的，因此我们使用平滑电容器来获得纯净的直流电。全波桥式整流电路输出端与负载并联的平滑电容。我们使用电解电容器进行平滑处理。在这里，我们使用了两个1000uF的电解电容

连接到全波整流电路的平滑电容器如下图所示。

4. 监管：

电容器的输出被发送到电压调节器 IC，它将提供所需的输出电压。在这里，我们使用了两个可变电压调节器 IC，一个用于可变正电压 （LM 317T），另一个用于可变负电压 （LM 337T）。

LM317 T（可变正电压调节器）

LM317 T是三端可变正电压调节器。它可以提供 1.5 安培电流，输出电压范围为 1.25V 至 37V。LM317T 具有内置的电流限制和关闭功能，因此具有短路保护功能。

LM317 的输出是通过使用两个电阻器 R1 和 R2 的比率来计算的，它们在输出端形成一个分压器电路，如图所示。

LM317T 的输出电压可以使用以下公式计算。

Vout = 1.25 （1 + R2/R1）

LM337 T（可变负电压调节器）

LM337 T 是三端可变负电压调节器。它可以提供 1.5 安培电流，输出电压范围为 -1.25V 至 -37V。LM337T 具有内置的电流限制和关闭功能，因此具有短路保护功能。

LM337 的输出是通过使用两个电阻器 R1 和 R2 的比率来计算的，它们在输出端形成一个分压器电路，如图所示。

LM317T的输出电压可以使用以下公式计算：

Vout = -1.25 （1 + R2/R1）

最后，我们使用了电压显示模块。在这个显示模块中，我们显示了正电压的值。电压显示模块不能显示负电压，因为这个模块只能显示0到30伏的数值。

制造可变双电源PCB

现在我们有了原理图，我们可以继续为可变双电源电路布置 PCB。您可以使用您选择的任何 PCB 软件来设计 PCB。如果您是刚开始接触 PCB 的初学者，我们建议您查看PCB 设计入门指南。如果您想跳过设计过程，您也可以使用以下链接下载此掌上游戏机项目的 Gerber 文件：

格柏文件链接

下面是超声波标尺 PCB 顶层和底层的 2D 模型视图：

如果您有兴趣，还可以查看我们之前在 Circuit Digest 上构建的其他PCB 项目。

组装可变双电源 PCB

一旦我们从 PCB 制造商那里收到 PCB，我们就开始组装 PCB。完全焊接的板如下所示：

测试可变负电压调节器

将元件焊接到 PCB 上后，接下来的任务是测试电路。为此，我将 220V 电源连接到降压变压器。电路的输出读数显示在电压显示模块上。可以使用连接在 PCB 两侧的微调电位器来改变正负电压。电压显示模块不能显示负电压，因为这个模块只能显示0到30伏的值，所以我们用万用表来显示负电压。