项目报告：基于LM317的可调直流线性稳压电源

任务介绍

本项目旨在设计并实现一个基于经典三端可调稳压芯片LM317的直流线性稳压电源。这是一个非常适合电子爱好者入门的项目，通过它不仅可以掌握线性稳压电源的基本工作原理，还能熟悉KiCad软件从原理图绘制到PCB设计的全过程。最终成品是一个实用的小工具，可以为各种电路实验和面包板项目提供稳定、可调的直流电源。

模块介绍

本设计的核心是 LM317T 稳压芯片（https://www.digikey.cn/zh/products/detail/stmicroelectronics/LM317T/591677），它以其性能稳定、外围电路简单、使用成本低廉的优点，成为了电子制作中的“常青树”。电路整体结构清晰，主要分为四个部分：

1. 电源输入接口及滤波： 通过接线端子J1输入直流电压，并由电容C1和C2进行滤波，为后级电路提供更平稳的输入源。
2. 核心稳压与调节电路： 由U1(LM317)、固定电阻R1和可调电位器RV1组成。通过调节RV1的阻值，可以改变LM317的ADJ引脚电平，从而实现输出电压在 1.25V 至 12V 范围内的连续可调。
3. 输出接口及滤波： 稳压后的直流电由电容C3和C4进行二次滤波，以获得更纯净的直流输出，最后通过接线端子J2输出。
4. 电压显示接口： 预留了J3接口，专门用于连接市面上常见的三线制数字电压表头，可以实时、直观地显示当前输出电压值。

原理图模块介绍

• 输入部分: 直流电源通过J1输入，其中J1-1为正极（VIN），J1-2为地（GND）。C1 (10uF) 作为电解电容，用于滤除输入电源的低频纹波；C2 (0.1uF) 作为瓷片电容，用于滤除高频噪声，二者并联使输入电源更稳定。
• 调节核心: LM317的输出电压由以下公式决定：Vout​=1.25V×(1+R1RV1​)+IADJ​×RV1
  在本设计中，R1选用240Ω的固定电阻，RV1为2kΩ的可调电位器。通过旋转RV1，即可轻松改变输出电压。
• 输出部分: 稳压后的电流从LM317的VOUT引脚输出，经过C3 (1uF) 和 C4 (0.1uF) 再次滤波后，由J2输出。输出侧的电容有助于改善负载的瞬态响应，并进一步抑制噪声。
• 电压表接口 (J3):
• • Pin 1 接 VOUT，用于测量输出电压。
  • Pin 2 接 VIN，用于给电压表模块自身供电。
  • Pin 3 接 GND。

PCB 模块设计介绍

本次PCB设计遵循了清晰、紧凑、高效的原则，旨在实现良好的电气性能和便捷的手动焊接操作。

布局（Layout）思路：

• 信号流向清晰： 元器件的布局严格按照“从左到右”的信号流向进行，即 J1（电源输入） -> 输入滤波电容 -> U1(LM317) -> 输出滤波电容 -> J2（电源输出），使得整个电路的路径最短，逻辑最清晰。
• GND处理： 采用了大面积覆铜（Copper Pour）作为地平面（GND Plane），可以有效降低接地阻抗，抑制噪声，为电路提供一个稳定的参考地。
• 发热元件考虑： 核心稳压芯片 U1(LM317T) 在工作时会产生热量，因此其周围预留了足够的空间，并在其引脚和散热板区域使用了更宽的铜箔，以辅助散热。同时，板上设计了两个M3安装孔，方便用户根据需要加装散热片。
• 人机交互友好： 将可调电位器 RV1 和三个接线端子 J1, J2, J3 放置在电路板的边缘，方便用户接线和调节电压。

通过以上布局，整个模块不仅电气性能稳定可靠，外观也十分整洁。

PCB 设计图与3D预览：

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

管脚定义

项目与物料管理（eZ-PLM）

为了规范化管理本项目的设计资料和物料清单（BOM），我们使用了eZ-PLM系统对项目进行了全流程管理。

项目创建：

首先，在eZ-PLM系统中创建了名为“2025 MakeE - 线性稳压电源”的项目，明确了项目的目标、周期和主要负责人。这确保了所有设计文档、原理图、PCB文件都有一个集中的存储和版本控制平台。

物料库建立：

接着，将本项目所需的所有元器件，如LM317T、2kΩ电位器、电容、电阻、接线端子等，逐一在eZ-PLM的物料库中创建为标准物料。每个物料都包含了唯一的物料编码、规格描述、封装信息、建议供应商等关键信息。通过这种方式，我们建立了一个标准、可复用的元器件库，避免了物料信息的混乱和错误。

以下是本项目在eZ-PLM系统中的项目详情及部分物料清单截图：

软硬件元器件

• 核心硬件:
• • U1: LM317T 稳压器
  • RV1: 2kΩ 可调电位器
  • 各类接线端子、电阻、电容
• 设计工具:
• • KiCad: 用于原理图绘制与后续的PCB布局。

心得体会

这个基于LM317的可调电源项目是学习模拟电路和PCB设计的绝佳起点。电路原理简单经典，让我深刻理解了三端稳压器的工作方式以及外围元件（特别是电容和反馈电阻）的重要性。在KiCad中从零开始绘制原理图、选择元器件、连线并进行ERC检查的全过程，极大地锻炼了规范化设计的思维。虽然电路不复杂，但它是一个功能完整且非常实用的工具，为后续更复杂的电子设计打下了坚实的基础。