工欲善其事必先利其器！
對于電子愛好者來說，電源是一個必不可少的工具。
電源大緻可以分為兩類
開關類型電源
線性類型電源
兩種工作類型，各有各的好處和缺點。
作者經常使用的器件多是數字電路的器件，對于數字電路器件，因其工作在數字狀态，數字狀态最關鍵的是電平。而其中又以5V的TTL電平，和3.3V的LVTTL最常見。
所以，今天作者就通過實際制作一款輸出5V和3.3V的線性穩壓電源，來給大家簡要說明一下線性穩壓電源的弊端和好處。
這次主要使用的器件是三端穩壓器——LM7805和AMS1117-3.3V這兩個器件。
下面是原理圖
線性穩壓原理圖
先來簡要講解一下電路設計思路
防反接設計
COM1是一個輸入的接線端子，因其不具備防呆功能，所以需要防反接設計，最簡單的是使用二極管做防反接，并且，此線性穩壓電路希望多種供電模式（包括直流輸入，工頻變壓器輸入），所以使用整流二極管D1做防反接和交流整流作用
電容濾波
因為需要考慮交流輸入，所以需要較大的濾波電容，濾波電容容量參考公式C >= 2.5*(1/f)/RL,其中C是電容（單位F），f是頻率（交流全波整流時是100Hz），RL是輸出負載，輸出電流1A，LM7805最小輸入電壓是7V，所以負載電阻為7Ω，計算得濾波電容容量為3500UF（作者電路圖的容量是按照12V計算的），電容耐壓大于最大輸入電壓即可，C2 電容為高頻濾波電容
線性穩壓部分
這一部分是線性穩壓部分,主要參考數據手冊電路，注意芯片引腳排列就基本沒有問題了，AMS1117-3.3V的電源取自LM7805的輸出5V
設計思路就基本這樣了，我們現在看一下電路闆以及成品
PCB正面
PCB反面
物料
成品
成品
成品
現在帶上負載來測量一下輸出紋波，可以看到紋波電壓非常小
紋波電壓60mv
輸出5V1A時紋波電壓大概在0.05v左右
紋波電壓40mv
對于負載相同的電源來說，對紋波電壓影響最大的是響應速度，線性穩壓電源功率器件工作在線性狀态，對于線性調整不需要經過很多的控制，響應速度高
而開關類型的電源因其功率器件工作在開關狀态，且開關類型的電源需要儲能元件（包括變壓器，電容，電感），對于影響到輸出電壓的器件需要控制得更多。
有利就有弊，我們現在來看一下線性穩壓電源的短處
你們可以看到作者的闆子上有一個非常大的散熱器，這個散熱器是用來幹什麼用的呢？
巨大的散熱器
我們現在來做一個測試，把輸入電壓分别調節到12V和18V，5V負載都是6Ω，負載電流0.8A。測量LM7805工作30分鐘後的溫度
無負載時溫度33度
輸入12V，5V負載電阻6Ω（輸出電流800mA），測量數據
輸入12V上電30分鐘後溫度85度
輸入18V，5V負載電阻6Ω（輸出電流800mA），測量數據
18V輸入3分鐘後溫度達到103度
18V輸入30分鐘後溫度120度
通過數據，我們可以看到，溫度上升得非常快，才30分鐘
12V輸入時就已經達到90度，18V輸入時更是到達120度，且電流下降到隻有500mA
我們現在加的散熱器散熱面積已經非常大了，如果不加散熱器，溫度有多高可想而知
這是為什麼呢？
先來說一下線性穩壓的原理
如圖所示是一個最簡單的線性穩壓電路
線性穩壓電路
其工作原理如圖所示
線性穩壓電路工作原理
從工作原理中我們可以看到，線性電路（Q1）和負載形成一個串聯電路，而串聯電路，電流處處相等，所以流過Q1的電流和負載RL一樣大，輸入電壓減去輸出電壓就等于Q1兩端的電壓。
其實能量守恒定律也可以用在分析電路上，我們知道能量不會憑空消失，也不會憑空産生
電壓*電流=功率，而落在Q1上的功率變成什麼了呢？變成了熱量
在12V輸入時，輸出等于5V/800mA時，落在LM7805上的功率是7V*0.8A=5.6W，輸入電壓18V時更是達到10.4W
現在我想你們應該明白為什麼需要這麼大的散熱器了吧
總結一下線性穩壓的優缺點
優點：
缺點：
線性穩壓就講到這裡了，謝謝大家
作者已經把此文章中的線性電源的原理圖放到百度雲了，可以關注作者發送私信“5V線性穩壓電源”就可以獲得原理圖和PCB圖還有物料清單了
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