De ce să învățați proiectarea circuitelor de alimentare
Circuitul de alimentare este o parte importantă a unui produs electronic, designul circuitului de alimentare este direct legat de performanța produsului.
Clasificarea circuitelor de alimentare
Circuitele de alimentare ale produselor noastre electronice includ în principal surse de alimentare liniare și surse de alimentare cu comutare de înaltă frecvență.În teorie, sursa de alimentare liniară este de cât curent are nevoie utilizatorul, intrarea va furniza cât de mult curent;Sursa de comutare este de câtă putere are nevoie utilizatorul și de câtă putere este furnizată la capătul de intrare.
Schema schematică a circuitului liniar de alimentare
Dispozitivele de putere liniară funcționează într-o stare liniară, cum ar fi cipurile noastre de reglare a tensiunii utilizate în mod obișnuit LM7805, LM317, SPX1117 și așa mai departe.Figura 1 de mai jos este schema schematică a circuitului de alimentare reglat LM7805.
Figura 1 Schema schematică a sursei de alimentare liniare
Din figură se poate observa că sursa de alimentare liniară este compusă din componente funcționale precum rectificarea, filtrarea, reglarea tensiunii și stocarea energiei.În același timp, sursa de alimentare liniară generală este o sursă de alimentare cu reglare a tensiunii în serie, curentul de ieșire este egal cu curentul de intrare, I1=I2+I3, I3 este capătul de referință, curentul este foarte mic, deci I1≈I3 .De ce vrem să vorbim despre curent, deoarece designul PCB, lățimea fiecărei linii nu este setată aleatoriu, urmează să fie determinată în funcție de dimensiunea curentului dintre nodurile din schema.Mărimea curentului și fluxul de curent ar trebui să fie clare pentru ca placa să fie corectă.
Schema PCB a sursei de alimentare liniară
La proiectarea PCB-ului, aspectul componentelor trebuie să fie compact, toate conexiunile trebuie să fie cât mai scurte posibil, iar componentele și liniile trebuie să fie așezate în funcție de relația funcțională a componentelor schematice.Această diagramă de alimentare este prima rectificare, iar apoi filtrarea, filtrarea este reglarea tensiunii, reglarea tensiunii este condensatorul de stocare a energiei, după ce curge prin condensator la următorul circuit electric.
Figura 2 este diagrama PCB a diagramei schematice de mai sus, iar cele două diagrame sunt similare.Imaginea din stânga și imaginea din dreapta sunt puțin diferite, sursa de alimentare din imaginea din stânga este direct la piciorul de intrare al cipului regulatorului de tensiune după rectificare, iar apoi condensatorul regulatorului de tensiune, unde efectul de filtrare al condensatorului este mult mai rău , iar rezultatul este, de asemenea, problematic.Poza din dreapta este una bună.Nu trebuie să luăm în considerare numai fluxul problemei de alimentare cu energie pozitivă, dar trebuie să luăm în considerare și problema fluxului invers, în general, linia de alimentare pozitivă și linia de reflux de la sol ar trebui să fie cât mai aproape una de cealaltă.
Figura 2 Schema PCB a sursei de alimentare liniare
Când proiectăm PCB-ul liniar al sursei de alimentare, ar trebui să acordăm atenție, de asemenea, problemei de disipare a căldurii a cipului regulator de putere al sursei de alimentare liniare, cum vine căldura, dacă partea frontală a cipului regulatorului de tensiune este de 10V, capătul de ieșire este de 5V, iar curentul de ieșire este de 500mA, apoi există o cădere de tensiune de 5V pe cipul regulatorului, iar căldura generată este de 2,5W;Dacă tensiunea de intrare este de 15V, căderea de tensiune este de 10V, iar căldura generată este de 5W, prin urmare, trebuie să punem deoparte suficient spațiu de disipare a căldurii sau un radiator rezonabil în funcție de puterea de disipare a căldurii.Sursa de alimentare liniară este utilizată în general în situațiile în care diferența de presiune este relativ mică, iar curentul este relativ mic, în caz contrar, vă rugăm să utilizați circuitul de alimentare cu comutație.
Exemplu schematic al circuitului de alimentare cu comutare de înaltă frecvență
Sursa de comutare este de a utiliza circuitul pentru a controla tubul de comutare pentru pornire și oprire de mare viteză, generarea formei de undă PWM, prin inductor și dioda de curent continuu, utilizarea conversiei electromagnetice a modului de reglare a tensiunii.Sursă de alimentare cu comutare, eficiență ridicată, căldură scăzută, folosim în general circuitul: LM2575, MC34063, SP6659 și așa mai departe.În teorie, sursa de comutare este egală la ambele capete ale circuitului, tensiunea este invers proporțională, iar curentul este invers proporțional.
Figura 3 Schema schematică a circuitului de alimentare cu comutație LM2575
Schema PCB a sursei de alimentare comutatoare
La proiectarea PCB-ului sursei de alimentare în comutație, este necesar să se acorde atenție: punctul de intrare al liniei de feedback și dioda de curent continuu sunt pentru care este dat curentul continuu.După cum se poate observa din Figura 3, când U1 este pornit, curentul I2 intră în inductorul L1.Caracteristica inductorului este că atunci când curentul trece prin inductor, acesta nu poate fi generat brusc și nici nu poate dispărea brusc.Schimbarea curentului în inductor are un proces de timp.Sub acțiunea curentului pulsat I2 care curge prin inductanță, o parte din energia electrică este convertită în energie magnetică, iar curentul crește treptat, la un anumit moment, circuitul de control U1 oprește I2, datorită caracteristicilor inductanței, curentul nu poate dispărea brusc, în acest moment dioda funcționează, preia curentul I2, deci se numește diodă de curent continuu, se poate observa că dioda de curent continuu este folosită pentru inductanță.Curentul continuu I3 pornește de la capătul negativ al lui C3 și curge în capătul pozitiv al lui C3 prin D1 și L1, care este echivalent cu o pompă, folosind energia inductorului pentru a crește tensiunea condensatorului C3.Există, de asemenea, problema punctului de intrare al liniei de feedback de detectare a tensiunii, care ar trebui să fie alimentat înapoi la locul după filtrare, altfel ondulația tensiunii de ieșire va fi mai mare.Aceste două puncte sunt adesea ignorate de mulți dintre designerii noștri de PCB, crezând că aceeași rețea nu este aceeași acolo, de fapt, locul nu este același, iar impactul performanței este mare.Figura 4 este diagrama PCB a sursei de alimentare comutatoare LM2575.Să vedem ce este în neregulă cu diagrama greșită.
Figura 4 Schema PCB a sursei de alimentare comutatoare LM2575
De ce vrem să vorbim despre principiul schematic în detaliu, deoarece schema conține o mulțime de informații PCB, cum ar fi punctul de acces al pinului componentei, dimensiunea actuală a rețelei de noduri etc., vezi schema, designul PCB nu este o problemă.Circuitele LM7805 și LM2575 reprezintă circuitul tipic al sursei de alimentare liniară și, respectiv, al sursei de alimentare comutatoare.Când faceți PCBS, aspectul și cablarea acestor două diagrame PCB sunt direct pe linie, dar produsele sunt diferite, iar placa de circuit este diferită, care este ajustată în funcție de situația reală.
Toate modificările sunt inseparabile, deci principiul circuitului de alimentare și modul în care placa este așa, iar fiecare produs electronic este inseparabil de sursa de alimentare și circuitul său, prin urmare, învățați cele două circuite, celălalt este, de asemenea, înțeles.
Ora postării: Iul-08-2023