如何利用电位器，手动调节电源输出电压

工程小贴士
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一般来说， DCDC 开关稳压器 都是固定电压输出。通过添加带有 电位器 （Potentiometer）的电阻分压电路，我们可以实现手动调节电源输出电压的效果。

如下图，我们用一个 电位器 （Potentiometer）来代替其中一个分压电阻。通过调节电位器，我们可以调整反馈节点的电压，从而实现动态调整DCDC开关稳压器的电压输出。

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图1 使用电位器来调整DCDC开关稳压器输出

这个方法简单有效，但是需要我们手动操作。常见于开发调试阶段使用。

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  • 线性稳压电源：对于常见的线性稳压电源电路，一般是将电位器串联在调整管的基极回路中。具体来说，电位器的一端连接到电源的取样电路输出端，另一端连接到调整管的基极，电位器的中间抽头用于调节输出电压。通过改变电位器的阻值，来改变调整管基极的电位，从而控制调整管的导通程度，进而调节电源的输出电压。
  • 开关稳压电源：在开关稳压电源中，电位器通常用于调节反馈电路中的分压比。将电位器与其他固定电阻组成分压电路，连接到开关电源芯片的反馈引脚。通过调节电位器的阻值，改变反馈电压的大小，从而控制开关电源芯片的输出占空比，实现对输出电压的调节。
  • 连接电位器：将电位器安装在合适的位置，通常选择在便于操作的面板上。使用螺丝刀等工具将电位器的引脚与电路中的对应点连接好，确保连接牢固。
  • 接入电源：在确保电路连接无误后，将电源接入电路。此时，不要将负载连接到电源输出端，先进行空载调试。
  • 粗调：使用万用表的电压档，测量电源的输出电压。慢慢调节电位器，观察万用表的示数变化，将输出电压调节到接近所需的电压值。
  • 精调：如果需要更精确的电压值，可以在粗调的基础上，使用更精确的测量工具，如数字示波器等，进一步微调电位器，使输出电压达到所需的精确值。
  • 带载测试：在空载调试完成后，将负载连接到电源输出端，再次测量输出电压。由于负载的接入可能会导致输出电压有所变化，此时可以根据实际情况再次微调电位器，使输出电压在带载情况下也能满足要求。
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可以使用数字电位器 + MCU来实现电压的动态调节。数字电位器的电阻阻值更稳定，而且也可以通过MCU来控制电位器的阻值。

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利用电位器手动调节输出电压，通常涉及到将电位器作为分压器或在特定的电路配置中使用。以下是一些常见的方法：

  1. 分压器电路

    • 原理：电位器与负载电阻串联构成分压电路。根据分压原理，输出电压等于输入电压乘以电位器电阻与总电阻（电位器电阻与负载电阻之和）的比值。通过旋转电位器的旋钮，改变其电阻值，即可改变输出电压[^5^]。
    • 操作步骤
      • 连接电路：将电位器的两端分别连接到输入电源和负载，中间抽头作为输出电压端连接到需要调节电压的设备。
      • 调节输出电压：缓慢转动电位器的旋钮，观察输出电压的变化。当需要增加输出电压时，向增加电位器电阻值的方向旋转；需要降低输出电压时，向减小电位器电阻值的方向旋转。同时，可使用万用表等工具实时监测输出电压，以达到所需的电压值。

  2. 串联稳压电路

    • 原理：在一些简单的线性稳压电路中，电位器可以与稳压芯片配合使用。例如，常见的LM317可调稳压集成电路，通过调整其ADJ引脚（调整端）的电位，可以改变输出电压。电位器与电阻组成分压网络，连接到ADJ引脚和地之间，调节电位器即可改变ADJ引脚的电位，从而稳定输出不同的电压[^4^]。
    • 操作步骤
      • 搭建电路：按照稳压芯片的典型应用电路图，连接好相关的元件，包括输入电容、输出电容、电位器、电阻等。将电位器的一端连接到稳压芯片的ADJ引脚，另一端接地。
      • 调节电压：接通电源后，缓慢转动电位器的旋钮，观察输出电压的变化。根据需要调节到合适的电压值。在调节过程中，要注意稳压芯片的散热问题，避免因输出电流过大而导致芯片过热损坏。

  3. 反馈控制电路

    • 原理：在一些具有反馈控制功能的电路中，如开关电源、运算放大器构成的放大电路等，电位器可以作为反馈元件的一部分，通过改变反馈量来调节输出电压。例如，在开关电源中，电位器可以与光耦合器、TL431等元件一起构成反馈网络，调节电位器的阻值可以改变反馈信号的大小，从而影响开关管的导通时间或占空比，实现输出电压的调节[^4^]。
    • 操作步骤
      • 构建反馈网络：根据具体的电路类型和要求，选择合适的反馈元件，并将电位器正确连接到反馈网络中。例如，在开关电源中，将电位器的一端连接到TL431的阴极，另一端通过光耦合器连接到开关变压器的辅助绕组或其他合适的位置。
      • 调节反馈量：启动电路后，逐渐转动电位器的旋钮，观察输出电压的变化情况。通过调节电位器的阻值，改变反馈信号的大小，使开关电源的输出电压达到期望的值。在调节过程中，需要注意电路的稳定性和响应速度，避免出现振荡或不稳定的情况。

总之，利用电位器手动调节输出电压需要根据具体的电路类型和应用需求选择合适的方法和电路结构，并在调节过程中注意安全和稳定性问题。