Aprende estes dous circuítos, o deseño de PCB non é difícil!

Por que aprender a deseño de circuítos de enerxía

O circuíto de alimentación é unha parte importante dun produto electrónico, o deseño do circuíto de alimentación está directamente relacionado co rendemento do produto.

Clasificación dos circuítos de alimentación

Os circuítos de enerxía dos nosos produtos electrónicos inclúen principalmente fontes de alimentación lineais e fontes de alimentación conmutadas de alta frecuencia. En teoría, a fonte de alimentación lineal é a cantidade de corrente que necesita o usuario, a entrada proporcionará canta corrente; A fonte de alimentación conmutada é a cantidade de enerxía que necesita o usuario e a cantidade de enerxía que se proporciona no extremo de entrada.

Diagrama esquemático do circuíto de alimentación lineal

Os dispositivos de enerxía lineal funcionan nun estado lineal, como os nosos chips reguladores de tensión de uso habitual LM7805, LM317, SPX1117, etc. A figura 1 a continuación é o diagrama esquemático do circuíto de alimentación regulada LM7805.

Figura 1 Diagrama esquemático da fonte de alimentación lineal

Na figura pódese ver que a fonte de alimentación lineal está composta por compoñentes funcionais como rectificación, filtrado, regulación de tensión e almacenamento de enerxía. Ao mesmo tempo, a fonte de alimentación lineal xeral é unha fonte de alimentación de regulación de tensión en serie, a corrente de saída é igual á corrente de entrada, I1=I2+I3, I3 é o extremo de referencia, a corrente é moi pequena, polo que I1≈I3 . Por que queremos falar sobre a corrente, porque o deseño de PCB, o ancho de cada liña non se define aleatoriamente, debe determinarse segundo o tamaño da corrente entre os nós no esquema. O tamaño actual e o fluxo actual deben estar claros para que o taboleiro sexa correcto. 

Diagrama de PCB da fonte de alimentación lineal

Ao deseñar a PCB, a disposición dos compoñentes debe ser compacta, todas as conexións deben ser o máis curtas posible e os compoñentes e liñas deben estar dispostos segundo a relación funcional dos compoñentes esquemáticos. Este diagrama de alimentación é a primeira rectificación e, a continuación, filtrado, o filtrado é a regulación de tensión, a regulación de tensión é o capacitor de almacenamento de enerxía, despois de fluír a través do capacitor ata o seguinte circuíto eléctrico.

A figura 2 é o diagrama de PCB do diagrama esquemático anterior e os dous diagramas son similares. A imaxe da esquerda e a da dereita son un pouco diferentes, a fonte de alimentación da imaxe da esquerda está directamente no pé de entrada do chip regulador de tensión despois da rectificación, e despois o condensador do regulador de tensión, onde o efecto de filtrado do capacitor é moito peor. , e a saída tamén é problemática. A imaxe da dereita é boa. Non só debemos considerar o fluxo do problema da fonte de enerxía positiva, senón que tamén debemos considerar o problema de refluxo, en xeral, a liña de alimentación positiva e a liña de refluxo do chan deben estar o máis preto posible entre si.

Figura 2 Diagrama de PCB da fonte de alimentación lineal

Ao deseñar a PCB da fonte de alimentación lineal, tamén debemos prestar atención ao problema de disipación de calor do chip regulador de potencia da fonte de alimentación lineal, como chega a calor, se a parte frontal do chip regulador de tensión é de 10 V, o extremo de saída é de 5 V, e a corrente de saída é de 500 mA, entón hai unha caída de tensión de 5 V no chip regulador e a calor xerada é de 2,5 W; Se a tensión de entrada é de 15 V, a caída de tensión é de 10 V e a calor xerada é de 5 W, polo tanto, necesitamos deixar de lado suficiente espazo de disipación de calor ou disipador de calor razoable segundo a potencia de disipación de calor. A fonte de alimentación lineal úsase xeralmente en situacións nas que a diferenza de presión é relativamente pequena e a corrente é relativamente pequena, se non, use o circuíto de alimentación conmutada.

Exemplo esquemático do circuíto de alimentación conmutada de alta frecuencia

A fonte de alimentación de conmutación é usar o circuíto para controlar o tubo de conmutación para alta velocidade on-off e corte, xerar forma de onda PWM, a través do indutor e do díodo de corrente continua, o uso de conversión electromagnética do xeito de regular a tensión. Fonte de alimentación conmutada, alta eficiencia, baixa calor, xeralmente usamos o circuíto: LM2575, MC34063, SP6659 e así por diante. En teoría, a fonte de alimentación de conmutación é igual nos dous extremos do circuíto, a tensión é inversamente proporcional e a corrente é inversamente proporcional.

Figura 3 Diagrama esquemático do circuíto de alimentación conmutada LM2575

Diagrama de PCB da fonte de alimentación conmutada

Ao deseñar o PCB da fonte de alimentación de conmutación, é necesario prestar atención a: o punto de entrada da liña de retroalimentación e o díodo de corrente continua son para quen se dá a corrente continua. Como se pode ver na Figura 3, cando U1 está conectado, a corrente I2 entra no indutor L1. A característica do indutor é que cando a corrente circula polo indutor, non se pode xerar de súpeto, nin pode desaparecer de súpeto. O cambio de corrente no indutor ten un proceso temporal. Baixo a acción da corrente pulsada I2 que flúe a través da inductancia, parte da enerxía eléctrica convértese en enerxía magnética, e a corrente aumenta gradualmente, nun momento determinado, o circuíto de control U1 desactiva I2, debido ás características da inductancia, o A corrente non pode desaparecer de súpeto, neste momento o díodo funciona, asume a corrente I2, polo que se chama díodo de corrente continua, pódese ver que o díodo de corrente continua úsase para a inductancia. A corrente continua I3 parte do extremo negativo de C3 e desemboca no extremo positivo de C3 a través de D1 e L1, o que equivale a unha bomba, utilizando a enerxía do indutor para aumentar a tensión do capacitor C3. Tamén existe o problema do punto de entrada da liña de retroalimentación de detección de voltaxe, que debe ser alimentado de volta ao lugar despois do filtrado, se non, a ondulación da tensión de saída será maior. Estes dous puntos adoitan ser ignorados por moitos dos nosos deseñadores de PCB, pensando que a mesma rede non é a mesma alí, de feito, o lugar non é o mesmo e o impacto no rendemento é grande. A figura 4 é o diagrama de PCB da fonte de alimentación conmutada LM2575. Vexamos que pasa co diagrama incorrecto.

Figura 4 Diagrama de PCB da fonte de alimentación conmutada LM2575

Por que queremos falar sobre o principio esquemático en detalle, porque o esquema contén moita información sobre PCB, como o punto de acceso do pin do compoñente, o tamaño actual da rede de nodos, etc., vexa o esquema, deseño de PCB non é un problema. Os circuítos LM7805 e LM2575 representan o circuíto de deseño típico da fonte de alimentación lineal e da fonte de alimentación conmutada, respectivamente. Ao facer PCBS, o deseño e a fiación destes dous diagramas de PCB están directamente na liña, pero os produtos son diferentes e a placa de circuíto é diferente, que se axusta segundo a situación real.

Todos os cambios son inseparables, polo que o principio do circuíto de alimentación e a forma en que a placa é así, e cada produto electrónico é inseparable da fonte de alimentación e do seu circuíto, polo tanto, aprende os dous circuítos, o outro tamén se entende.