Защо да научите проектиране на електрически вериги
Захранващата верига е важна част от електронен продукт, дизайнът на захранващата верига е пряко свързан с производителността на продукта.
Класификация на захранващите вериги
Захранващите вериги на нашите електронни продукти включват главно линейни захранвания и високочестотни импулсни захранвания.На теория линейното захранване е колко ток се нуждае от потребителя, входът ще осигури колко ток;Импулсното захранване е колко мощност се нуждае от потребителя и колко мощност се осигурява на входа.
Принципна схема на линейна захранваща верига
Устройствата за линейно захранване работят в линейно състояние, като нашите често използвани чипове за регулатор на напрежение LM7805, LM317, SPX1117 и така нататък.Фигура 1 по-долу е схематична диаграма на регулираната захранваща верига LM7805.
Фигура 1 Схематична диаграма на линейно захранване
От фигурата може да се види, че линейното захранване се състои от функционални компоненти като коригиране, филтриране, регулиране на напрежението и съхранение на енергия.В същото време общото линейно захранване е захранване с последователно регулиране на напрежението, изходният ток е равен на входния ток, I1=I2+I3, I3 е референтният край, токът е много малък, така че I1≈I3 .Защо искаме да говорим за тока, защото дизайнът на печатни платки, ширината на всяка линия не е зададена произволно, трябва да се определя според размера на тока между възлите в схемата.Текущият размер и текущият поток трябва да са ясни, за да направите платката точно.
Диаграма на печатна платка на линейно захранване
При проектирането на печатни платки оформлението на компонентите трябва да е компактно, всички връзки трябва да са възможно най-къси, а компонентите и линиите трябва да бъдат разположени според функционалната връзка на схематичните компоненти.Тази диаграма на захранване е първата корекция, а след това филтриране, филтрирането е регулирането на напрежението, регулирането на напрежението е кондензаторът за съхранение на енергия, след преминаване през кондензатора към следната електрическа верига.
Фигура 2 е диаграмата на PCB на горната схематична диаграма и двете диаграми са подобни.Лявата и дясната картина са малко по-различни, захранването в лявата снимка е директно към входния крак на чипа на регулатора на напрежението след коригиране и след това кондензатора на регулатора на напрежението, където филтриращият ефект на кондензатора е много по-лош , а изходът също е проблематичен.Снимката вдясно е добра.Трябва не само да вземем предвид потока на проблема с положителното захранване, но също така трябва да вземем предвид проблема с обратния поток, като цяло положителната захранваща линия и линията на обратния поток на земята трябва да са възможно най-близо една до друга.
Фигура 2 PCB диаграма на линейно захранване
Когато проектираме печатната платка на линейното захранване, трябва също да обърнем внимание на проблема с разсейването на топлината на чипа на регулатора на мощността на линейното захранване, как идва топлината, ако предният край на чипа на регулатора на напрежението е 10V, изходният край е 5V, и изходният ток е 500 mA, тогава има спад на напрежението от 5 V на чипа на регулатора и генерираната топлина е 2,5 W;Ако входното напрежение е 15 V, спадът на напрежението е 10 V, а генерираната топлина е 5 W, следователно трябва да отделим достатъчно място за разсейване на топлината или разумен радиатор според мощността на разсейване на топлината.Линейното захранване обикновено се използва в ситуации, при които разликата в налягането е относително малка и токът е относително малък, в противен случай, моля, използвайте веригата на импулсно захранване.
Пример за схема на високочестотно импулсно захранване
Превключващото захранване е да се използва веригата за управление на превключващата тръба за високоскоростно включване-изключване и изключване, генериране на форма на вълната на PWM, чрез индуктор и диод с постоянен ток, използване на електромагнитно преобразуване на начина за регулиране на напрежението.Импулсно захранване, висока ефективност, ниска топлина, обикновено използваме веригата: LM2575, MC34063, SP6659 и така нататък.На теория импулсното захранване е равно в двата края на веригата, напрежението е обратно пропорционално, а токът е обратно пропорционален.
Фигура 3 Схематична диаграма на импулсна захранваща верига LM2575
PCB схема на импулсно захранване
При проектирането на печатната платка на импулсното захранване е необходимо да се обърне внимание на: входната точка на линията за обратна връзка и диодът за постоянен ток са тези, за които е даден постоянният ток.Както може да се види от фигура 3, когато U1 е включен, токът I2 влиза в индуктора L1.Характеристиката на индуктора е, че когато токът протича през индуктора, той не може да се генерира внезапно, нито може да изчезне внезапно.Промяната на тока в индуктора има времеви процес.Под действието на импулсен ток I2, протичащ през индуктивността, част от електрическата енергия се преобразува в магнитна енергия и токът постепенно се увеличава, в определено време управляващата верига U1 изключва I2, поради характеристиките на индуктивността, токът не може внезапно да изчезне, в този момент диодът работи, той поема тока I2, така че се нарича диод с непрекъснат ток, може да се види, че диодът с непрекъснат ток се използва за индуктивност.Непрекъснатият ток I3 започва от отрицателния край на C3 и протича в положителния край на C3 през D1 и L1, което е еквивалентно на помпа, използваща енергията на индуктора за увеличаване на напрежението на кондензатора C3.Съществува и проблем с входната точка на линията за обратна връзка за откриване на напрежение, която трябва да бъде върната обратно на мястото след филтриране, в противен случай пулсациите на изходното напрежение ще бъдат по-големи.Тези две точки често се пренебрегват от много от нашите дизайнери на печатни платки, мислейки, че същата мрежа не е същата там, всъщност мястото не е същото и въздействието върху производителността е голямо.Фигура 4 е диаграма на печатна платка на импулсно захранване LM2575.Да видим какво не е наред с грешната диаграма.
Фигура 4 Диаграма на печатна платка на импулсно захранване LM2575
Защо искаме да говорим подробно за принципа на схемата, тъй като схемата съдържа много информация за PCB, като точката за достъп на щифта на компонента, текущия размер на мрежата на възела и т.н., вижте схемата, дизайн на PCB не е проблем.Веригите LM7805 и LM2575 представляват типичната схема на линейно захранване и съответно импулсно захранване.Когато правите PCBS, оформлението и окабеляването на тези две диаграми на печатни платки са директно на линията, но продуктите са различни и платката е различна, която се коригира според действителната ситуация.
Всички промени са неразделни, така че принципът на захранващата верига и начина, по който е платката, и всеки електронен продукт е неделим от захранването и неговата верига, следователно, научете двете вериги, другата също е разбрана.
Време на публикуване: 04 юли 2023 г