Lm317 LM1117 Design Prático de Fonte de Alimentação Regulada DC

Lm317 LM1117 Design Prático de Fonte de Alimentação Regulada DC Lm317, LM1117, LM7805, LD1117-3.3 Design Prático de Fonte de Alimentação Regulada DC. Uma boa fonte de alimentação é especialmente importante durante o estudo regular, já que a portabilidade também é considerada além do desempenho.

Introdução do Projeto
No processo de aprendizado de circuitos analógicos, aprenderemos sobre o design de fontes de alimentação reguladas lineares. Uma boa fonte de alimentação é especialmente importante durante o estudo regular, já que a portabilidade também é considerada além do desempenho. Combinando o conteúdo do curso, projetamos um gabinete de fonte de alimentação regulada DC que integra praticidade e funcionalidade.

Cenários de Aplicação:

• Ensino de simulação de circuitos analógicos
• Ensino de esquemas de circuito e PCB
• Identificação de componentes eletrônicos e cursos de soldagem
• Usado como módulo de fonte de alimentação para estudo regular e experimentos

Características do Circuito:

• Tensão de entrada: DC 9-30V
• Tensões fixas de saída: 5V, 3.3V e valores de tensão ajustáveis
• Quando a diferença de tensão entre entrada e saída não excede 10V, certifique-se de que a corrente de operação seja inferior a 600mA; quando a diferença excede 10V, mantenha a corrente de saída inferior a 400mA
• Faixa de temperatura de operação: 0-100℃ (para evitar danos por superaquecimento, você pode aumentar o dissipador de calor ou usar outros métodos de resfriamento)

Esquema de Design Geral
Antes de projetar o circuito, vamos considerar os requisitos básicos para esta fonte de alimentação. Como os microcontroladores e chips comumente usados operam em 5V e 3.3V, precisamos de uma saída estável de 5V e 3.3V. Em alguns casos especiais, pode ser necessário uma fonte de alimentação de 9V ou outra tensão, então queremos ter uma saída que possa ajustar a tensão. O diagrama de circuito geral é o seguinte:

Aproveitando a simplicidade da estrutura da fonte de alimentação linear, baixa ondulação na saída, baixa interferência de alta frequência e facilidade de manutenção, este circuito é projetado usando reguladores de três terminais. Com base nas características de entrada dos reguladores de três terminais, ele é dividido em polaridade positiva e polaridade negativa para fornecer energia positiva e negativa, respectivamente. Aqui, a regulação de entrada de energia positiva é tomada como exemplo. Os reguladores de três terminais de polaridade positiva com saídas fixas comumente usados incluem a série LM78XX, LM1117-XX e os chips ajustáveis LM317 e LM1117-ADJ. Após a seleção, escolhemos finalmente o LM317T, LM7805 e LD1117-33 da STMicroelectronics para o design.

O processo de design do circuito deve ser dividido em várias etapas. Este projeto pode primeiro ser simulado e verificado antes de projetar o diagrama esquemático e PCB.

Análise do Princípio Antes de projetar o circuito, é essencial revisar a ficha técnica fornecida pelo dispositivo para entender melhor as características do chip selecionado. Na ficha técnica do LM317, podemos aprender que o chip pode alcançar uma saída ajustável de 1.2V a 37V, fornecer mais de 1.5A de corrente de saída, ter taxas de regulação linear e de carga de apenas 0.1%, e suportar recursos como proteção de flutuação de alta tensão, limitação de corrente e proteção interna contra curto-circuito de tensão.

Captura De Tela Da Folha De Dados Do Lm317

As definições de pinos e circuitos de referência na ficha técnica são cruciais para o design do circuito. O LM317 possui três pinos, a saber, ENTRADA (pino de entrada), SAÍDA (pino de saída) e AJUSTE (pino de ajuste). Preste atenção ao layout dos pinos durante o design do circuito para evitar curtos-circuitos na fonte de alimentação devido a conexões incorretas. Com o circuito de referência fornecido e a experiência de design no manual, projetamos o seguinte circuito:

Neste circuito, C1 e C2 são capacitores de filtragem de entrada, C3 e C4 são capacitores de filtragem de saída. Os capacitores grandes filtram componentes de baixa frequência do sinal, enquanto os capacitores pequenos filtram ruídos de alta frequência. Dois diodos são usados no circuito, onde o diodo D1 impede que a tensão do pino de saída seja maior do que a tensão de entrada devido ao armazenamento de energia do capacitor durante a perda de energia; o diodo D2 impede que a tensão do pino AJUSTE seja maior do que a tensão do pino de saída, ambos servindo como proteção para evitar danos ao chip. R1 e R2 trabalham juntos, e ajustar o valor de resistência do potenciômetro R2 pode alterar a tensão de saída. O resistor R3 e o LED2 servem como indicadores para a energia de saída.

O circuito projetado para LM7805 e LD1117V33 com base nas fichas técnicas correspondentes é mostrado abaixo.

Simulação do proejto e Criação de Gráfico de Simulação
Mude do modo EasyEDA Standard Edition para o modo de simulação, crie uma pasta de projeto, crie uma nova folha de simulação e salve-a na pasta do projeto. Na biblioteca básica de simulação, encontre a fonte de tensão_DC source (DC) na categoria de fonte de alimentação como entrada de energia, configurando a tensão para 12V; encontre os dispositivos LM317 e 7805 na categoria de regulador; clique na biblioteca de simulação, procure por LM1117_3V3, selecione LM1117_3V3 na biblioteca do sistema e coloque-o na tela; em seguida, encontre quatro multímetros na lista de instrumentos na biblioteca básica, coloque-os em paralelo no circuito para medir os valores de tensão; na categoria de diodo, encontre quatro LEDs, clique no diodo e defina a cor para vermelho, azul, verde e amarelo, respectivamente, para representar diferentes canais de saída; na categoria de componentes gerais, encontre resistores, resistores variáveis, capacitores e capacitores eletrolíticos e coloque-os de acordo com os parâmetros no diagrama de simulação e conecte-os.

Verificação da Simulação
Após clicar na simulação, as tensões de saída de 5V e 3.3V são exibidas diretamente. Altere o fator do potenciômetro deslizante no circuito LM317 para 80% (conecte um resistor de 1KΩ ao circuito), verifique as leituras do multímetro. Se o fator for ajustado para 20%, verifique se o resultado da simulação corresponde ao cálculo teórico. Se não corresponder, considere as razões.

Design do Esquema
Adicionando esquema após a verificação da simulação, todos devem estar ansiosos para começar a projetar o diagrama esquemático. Salve a folha de simulação e mude do modo de simulação para o modo padrão para se preparar para o design do esquemático. Como os componentes envolvidos no design do PCB em um projeto vêm do esquemático, os componentes no diagrama de simulação não devem ser incluídos no PCB; portanto, é importante abrir a folha de simulação, definir os componentes para não transferir para o PCB e não adicionar ao BOM. Selecione a pasta do projeto criada, clique com o botão direito, crie um novo esquemático e comece a projetar o esquemático.

Circuito de Entrada de Energia
Existem várias maneiras de fornecer entrada de energia. Aqui, escolhemos conectores DC e blocos terminais comumente usados para fornecer energia para oferecer opções com base nas necessidades reais. Na categoria de energia da biblioteca básica, escolha DC005-T20; na categoria de conectores, escolha o conector de bloco de terminais CONN-TH_2P-5.00; em seguida, coloque um resistor na categoria de resistor, selecionando a opção R_AXIAL-0.4_EU ou R_AXIAL-0.4_US; na categoria de diodo, escolha um LED, selecionando LED-TH-3mm_R como tipo de pacote. Coloque um identificador VCC e um identificador GND na janela de suspensão elétrica. A conexão do circuito é como mostrado na figura.

Circuito Regulador de Três Terminais
Desenhe o circuito regulador de três terminais com base na figura, considerando facilidade de soldagem e potência uniforme, utilizando embalagens plug-in para conveniência, com cada rota de saída tendo um bloco de terminais e três pinos.

Explicação da Seleção de Componentes
Existem muitas opções de símbolos para cada componente, e a praticidade e a manutenção devem ser consideradas durante o processo de aplicação real. Como engenheiro eletrônico, devemos fazer seleções de componentes ao projetar o esquemático. Diferentes fabricantes oferecem dispositivos diferentes, então a melhor maneira de escolher um dispositivo é procurar o dispositivo necessário na biblioteca de componentes, selecionar o pacote, fabricante, verificar o preço, marca e estoque do dispositivo selecionado. Tomando o LM317 como exemplo, procure por LM317 na biblioteca de componentes da EasyEDA Standard Edition, e escolha um chip adequado, como o LM317T-DG embalado em TO-220-3 da STMicroelectronics. O mesmo método pode ser usado para procurar outros chips e componentes passivos.

Projeto de PCB
Após completar o projeto esquemático, verifique se o circuito está corretamente conectado e não há conexões faltando. Depois de verificar tudo, clique na barra de menu superior do esquemático e selecione Design-Esquemático para PCB para iniciar o projeto de PCB.

Projeto de Contorno
Depois de gerar o PCB, é necessário definir um contorno para o PCB. O tamanho do contorno deve ser baseado no número e no tamanho dos componentes, assim como na preferência pessoal ou nos requisitos de invólucro. Seguindo os princípios de tamanho apropriado e estética, para este projeto, um retângulo de 80mm de comprimento e 60mm de largura é definido como o tamanho da placa do PCB. Note que ao projetar o contorno do PCB, tente não exceder 10cm*10cm, pois exceder este tamanho pode aumentar ligeiramente os custos.

Layout de Componentes
Após transferir os componentes do esquemático para o PCB, os componentes podem parecer desorganizados. No segundo passo do projeto de PCB, categorize e distribua os componentes de acordo com cada módulo do circuito. Use a função de transferência de layout fornecida pela EasyEDA para distribuir rapidamente cada módulo do circuito. Os componentes de interface devem ser colocados na borda da placa para facilitar a fiação e a operação.

Roteamento de PCB
Nesta etapa, dê uma olhada em seu diagrama de simulação de fonte de alimentação regulada por CC concluído, esquemático e layout de componentes de PCB – o último passo é o roteamento de PCB. O roteamento de PCB em uma placa de circuito de dupla camada envolve o roteamento da camada superior e da camada inferior, onde a camada superior é vermelha por padrão e a camada inferior é azul. O roteamento envolve a conexão de linhas de cobre dentro da placa de circuito. Selecione camadas e elementos, em seguida, conecte dois pads da mesma rede. Embora possa parecer um simples jogo de ligar os pontos, requer paciência e ajustes, pois o layout dos componentes pode afetar a dificuldade de roteamento.

Aqui estão algumas recomendações para o roteamento neste projeto:

1. Defina linhas de alimentação para 35mil e linhas de sinal para 25mil de largura
2. Use roteamento de camada inferior para facilitar a produção DIY de PCB
3. Não conecte linhas de GND, use preenchimento de cobre da camada inferior antes
4. Priorize linhas retas no roteamento, use ângulos obtusos ou arcos para cantos
5. Após completar o roteamento, adicione marcações apropriadas de tela de seda para indicar o propósito da placa de PCB e funções de interface.

Considerações de Depuração
Uma vez que o projeto de PCB esteja completo, exporte os arquivos Gerber para uma fábrica para a produção do PCB, compre os componentes necessários e prepare-se para a soldagem e depuração. Durante o processo de soldagem e depuração, considere o seguinte:

1. Pratique a segurança elétrica durante a soldagem, evite tocar a ponta do ferro de solda para evitar queimaduras
2. Solde os componentes de baixo para alto durante o processo de soldagem
3. Fixe os chips e dissipadores de calor firmemente com parafusos antes de soldar para garantir um ajuste apertado
4. Use uma fonte de alimentação CC para entrada durante os testes, conecte a um conector de energia CC ou diretamente ao bloco de terminais P2, ligue o interruptor para testar e use um multímetro para verificar se as tensões de saída correspondem aos resultados da simulação.

Com isso, o processo de design da fonte de alimentação regulada por CC está completo. Este circuito pode ser usado em estudos eletrônicos regulares para fornecer energia a outros circuitos, tornando-o simples e conveniente. Se for necessário uma saída de energia negativa, sinta-se à vontade para projetá-la e integrar fontes de energia positiva e negativa em uma placa de circuito. Com sua criatividade, você pode projetar sua própria placa de circuito experimental de fonte de alimentação regulada por CC.

Lista de material Projeto prático de fonte de alimentação regulada por CC Lm317 LM1117

Download do arquivos, links, e notas

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Source: https://oshwhub.com/course-examples/shi-yong-zhi-liu-wen-ya-dian-yuan-she-ji