2024年8月16日发(作者：希问玉)
电源模块
电源模块为系统其它各个模块提供所需要的电源，设计中，除了要考虑到电压范围和电
流负载能力等基本参数之外。还要在电源转换效率、降低噪声和防止干扰等方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
根据各模块所需的不同电压范围，可以将电源分为三个部分。一是直接使用
7.2V
电池
电压的直流电机，二是使用无线模块
NRF905
所需要的
3.3V
电压，三是其余包括最小系统，
传感器等使用
传感器等使用
5V
电压的电路。
电压的电路。
直流电机驱动电压是直接要电池输出的
7.2V
电压即可；至于
NRF905
无线模块则需要
3.3V
的外部工作电压。我们选用的是
LM1117
固定输出的型号，使其输出固定的电压
3.3V
。
用来提供无线模块的工作电压；至于单片机最小系统、传感器、光电编码器等均需要使用
光电编码器等均需要使用
5V
电源，关于
电源，关于
5V
稳压方案的选择将在下面几节中详细介绍。
稳压方案的选择将在下面几节中详细介绍。
附：（
DXP
中
LM1117
的
3.3V
稳压原理图）
1
：各种
：各种
5V
稳压芯片的比较与选择
稳压芯片的比较与选择
5V
电源模块用于为最小、传感器模块等供电。常用的电源有串联型线性稳压电源
（
LM2940
、
7805
等）和开关型稳压电源（
LM2596
、
LM2575
等）两大类。前者具有纹波
小、电路结构简单的优点，但是效率较低，功耗大；后者功耗小，效率高，但电路却比较复
LM1117
，
LM2940
，
LM2575
，杂，电路的纹波大。我们经过不断试验，先后尝试了
先后尝试了
LM7805
，
LM2576
等稳压芯片，通过查阅资料和亲自试验，将各芯片特点总结为表
等稳压芯片，通过查阅资料和亲自试验，将各芯片特点总结为表
1
。
表
1
：各种
5V
稳压芯片的特点比较
序号
序号
1
2
3
4
5
由表可知，如果从带负载能力角度来看，
由表可知，
如果从带负载能力角度来看，
LM2576
明显是最强的，但是实验中发现，由
明显是最强的，
但是实验中发现，由
于它的电流很大，其外围元件都要求较高，不好配置，而且纹波比较大。另外，经过测量，
由于所有需要 导致在整个系统中只使用一
由于所有需要
5V
的电路工作电流加起来接近或者会超过
的电路工作电流加起来接近或者会超过
1A
。
片
5V
稳压芯片是不可靠的。那么就必须使用两片来保证系统的正常工作，系统中路径识
芯片型号
芯片型号
LM7805
LM1117
LM2575
LM2576
LM2904
特点
特点
串联稳压，输入电压需大于
串联稳压，输入电压需大于
7V
负载
负载
800mA
，压差可小于
，压差可小于
1.2V
负载
负载
1A
，开关稳压，输入需
，开关稳压，输入需
6.5V
负载
负载
3A
，开关稳压，输入需
，开关稳压，输入需
6.5V
负载
负载
1A
，串联稳压，压差可小于
，串联稳压，压差可小于
0.5V
别传感器部分电流较大，对效率和带负载能力有较高要求；而最小系统部分则要求电源的稳
定性。于是就将
定性。于是就将
5V
电源分为最小系统和传感器两部分，其具体的芯片选择和电路设计由
下面两节分别介绍。
下面两节分别介绍。
最小系统电源设计
2
：最小系统电源设计
最小系统部分电源，以稳定为第一指标。我们选用的
LM7805
，电源电路包含有滤波，
防止高频对单片机的影响。稳压电源左边两个是
12
伏的电源滤波电容，一般大电容旁边并
联一个小电容的目的是降低高频内阻，因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造，所以等效
电感较大，小电容可以提供一个小内阻的高频通道，降低电源全频带内阻。如图
1
（附上
DXP
中
7805
原理图）
电源部分兵分两路，一路直接提供
12
伏的直流电源，主要是提供给继电器使用的，另
一路通过三端稳压芯片
7805
稳压成
5
伏直流电源提供给单片机系统使用，右边两个电容是
5
伏电源的滤波电容，电阻和绿色的
LED
组成
5
伏电源的工作指示电路，只要电源部分正
常，绿色的
LED1
就会点亮，我们可以根据这个
LED
来判断整个电源部分是否工作正常。
来判断整个电源部分是否工作正常。
：传感器电源设计
3
：传感器电源设计
这里所说的传感器是指题目要求所需要的传感器，前面提到，由于其电流较大而需要单
独供电。它对电源的要求就是较强负载能力，所以采用
独供电。它对电源的要求就是较强负载能力，所以采用
LM2576
为其供电。经测量红外部
分工作电流约为 而激光部分工作电流越为 所以
分工作电流约为
400mA
，
而激光部分工作电流越为
250mA
，
所以
2576
完全可以满足这部
分的要求。
LM2576
属于开关型电源，为减小纹波，其外围电路比较复杂，如图
2
所示。
所示。
（附上
DXP
中
2576
的原理图）
2024年8月16日发(作者：希问玉)
电源模块
电源模块为系统其它各个模块提供所需要的电源，设计中，除了要考虑到电压范围和电
流负载能力等基本参数之外。还要在电源转换效率、降低噪声和防止干扰等方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
根据各模块所需的不同电压范围，可以将电源分为三个部分。一是直接使用
7.2V
电池
电压的直流电机，二是使用无线模块
NRF905
所需要的
3.3V
电压，三是其余包括最小系统，
传感器等使用
传感器等使用
5V
电压的电路。
电压的电路。
直流电机驱动电压是直接要电池输出的
7.2V
电压即可；至于
NRF905
无线模块则需要
3.3V
的外部工作电压。我们选用的是
LM1117
固定输出的型号，使其输出固定的电压
3.3V
。
用来提供无线模块的工作电压；至于单片机最小系统、传感器、光电编码器等均需要使用
光电编码器等均需要使用
5V
电源，关于
电源，关于
5V
稳压方案的选择将在下面几节中详细介绍。
稳压方案的选择将在下面几节中详细介绍。
附：（
DXP
中
LM1117
的
3.3V
稳压原理图）
1
：各种
：各种
5V
稳压芯片的比较与选择
稳压芯片的比较与选择
5V
电源模块用于为最小、传感器模块等供电。常用的电源有串联型线性稳压电源
（
LM2940
、
7805
等）和开关型稳压电源（
LM2596
、
LM2575
等）两大类。前者具有纹波
小、电路结构简单的优点，但是效率较低，功耗大；后者功耗小，效率高，但电路却比较复
LM1117
，
LM2940
，
LM2575
，杂，电路的纹波大。我们经过不断试验，先后尝试了
先后尝试了
LM7805
，
LM2576
等稳压芯片，通过查阅资料和亲自试验，将各芯片特点总结为表
等稳压芯片，通过查阅资料和亲自试验，将各芯片特点总结为表
1
。
表
1
：各种
5V
稳压芯片的特点比较
序号
序号
1
2
3
4
5
由表可知，如果从带负载能力角度来看，
由表可知，
如果从带负载能力角度来看，
LM2576
明显是最强的，但是实验中发现，由
明显是最强的，
但是实验中发现，由
于它的电流很大，其外围元件都要求较高，不好配置，而且纹波比较大。另外，经过测量，
由于所有需要 导致在整个系统中只使用一
由于所有需要
5V
的电路工作电流加起来接近或者会超过
的电路工作电流加起来接近或者会超过
1A
。
片
5V
稳压芯片是不可靠的。那么就必须使用两片来保证系统的正常工作，系统中路径识
芯片型号
芯片型号
LM7805
LM1117
LM2575
LM2576
LM2904
特点
特点
串联稳压，输入电压需大于
串联稳压，输入电压需大于
7V
负载
负载
800mA
，压差可小于
，压差可小于
1.2V
负载
负载
1A
，开关稳压，输入需
，开关稳压，输入需
6.5V
负载
负载
3A
，开关稳压，输入需
，开关稳压，输入需
6.5V
负载
负载
1A
，串联稳压，压差可小于
，串联稳压，压差可小于
0.5V
别传感器部分电流较大，对效率和带负载能力有较高要求；而最小系统部分则要求电源的稳
定性。于是就将
定性。于是就将
5V
电源分为最小系统和传感器两部分，其具体的芯片选择和电路设计由
下面两节分别介绍。
下面两节分别介绍。
最小系统电源设计
2
：最小系统电源设计
最小系统部分电源，以稳定为第一指标。我们选用的
LM7805
，电源电路包含有滤波，
防止高频对单片机的影响。稳压电源左边两个是
12
伏的电源滤波电容，一般大电容旁边并
联一个小电容的目的是降低高频内阻，因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造，所以等效
电感较大，小电容可以提供一个小内阻的高频通道，降低电源全频带内阻。如图
1
（附上
DXP
中
7805
原理图）
电源部分兵分两路，一路直接提供
12
伏的直流电源，主要是提供给继电器使用的，另
一路通过三端稳压芯片
7805
稳压成
5
伏直流电源提供给单片机系统使用，右边两个电容是
5
伏电源的滤波电容，电阻和绿色的
LED
组成
5
伏电源的工作指示电路，只要电源部分正
常，绿色的
LED1
就会点亮，我们可以根据这个
LED
来判断整个电源部分是否工作正常。
来判断整个电源部分是否工作正常。
：传感器电源设计
3
：传感器电源设计
这里所说的传感器是指题目要求所需要的传感器，前面提到，由于其电流较大而需要单
独供电。它对电源的要求就是较强负载能力，所以采用
独供电。它对电源的要求就是较强负载能力，所以采用
LM2576
为其供电。经测量红外部
分工作电流约为 而激光部分工作电流越为 所以
分工作电流约为
400mA
，
而激光部分工作电流越为
250mA
，
所以
2576
完全可以满足这部
分的要求。
LM2576
属于开关型电源，为减小纹波，其外围电路比较复杂，如图
2
所示。
所示。
（附上
DXP
中
2576
的原理图）