Aprèn aquests dos circuits, el disseny de PCB no és difícil!

Per què aprendre disseny de circuits de potència
El circuit d'alimentació és una part important d'un producte electrònic, el disseny del circuit d'alimentació està directament relacionat amb el rendiment del producte.

Classificació dels circuits d'alimentació
Els circuits d'alimentació dels nostres productes electrònics inclouen principalment fonts d'alimentació lineals i fonts d'alimentació de commutació d'alta freqüència. En teoria, la font d'alimentació lineal és la quantitat de corrent que necessita l'usuari, l'entrada proporcionarà quant corrent; la font d'alimentació de commutació és la quantitat d'energia que necessita l'usuari i la quantitat d'energia que es proporciona a l'extrem d'entrada.
Diagrama esquemàtic del circuit d'alimentació lineal
Els dispositius d'alimentació lineal funcionen en un estat lineal, com ara els nostres xips reguladors de voltatge més utilitzats LM7805, LM317, SPX1117, etc. La figura 1 següent és el diagrama esquemàtic del circuit d'alimentació regulada LM7805.

Figura 1 Diagrama esquemàtic d'una font d'alimentació lineal
Es pot veure a la figura que la font d'alimentació lineal està composta per components funcionals com ara la rectificació, el filtratge, la regulació de voltatge i l'emmagatzematge d'energia. Alhora, la font d'alimentació lineal general és una font d'alimentació de regulació de voltatge en sèrie, el corrent de sortida és igual al corrent d'entrada, I1 = I2 + I3, I3 és l'extrem de referència, el corrent és molt petit, per tant I1 ≈ I3. Per què volem parlar del corrent, perquè en el disseny de PCB, l'amplada de cada línia no es defineix aleatòriament, s'ha de determinar segons la mida del corrent entre els nodes de l'esquema. La mida del corrent i el flux de corrent han de ser clars per fer que la placa sigui correcta.

Diagrama de PCB de font d'alimentació lineal
En dissenyar la placa de circuit imprès (PCB), la disposició dels components ha de ser compacta, totes les connexions han de ser el més curtes possible i els components i les línies s'han de disposar d'acord amb la relació funcional dels components de l'esquema. Aquest diagrama de font d'alimentació és la primera rectificació i després el filtratge, el filtratge és la regulació de voltatge, la regulació de voltatge és el condensador d'emmagatzematge d'energia, després de fluir a través del condensador al següent circuit d'electricitat.

La figura 2 és el diagrama de la placa de circuit imprès (PCB) del diagrama esquemàtic anterior, i els dos diagrames són similars. La imatge esquerra i la imatge dreta són una mica diferents, la font d'alimentació de la imatge esquerra és directament al peu d'entrada del xip regulador de voltatge després de la rectificació, i després al condensador regulador de voltatge, on l'efecte de filtratge del condensador és molt pitjor, i la sortida també és problemàtica. La imatge de la dreta és bona. No només hem de tenir en compte el problema del flux de la font d'alimentació positiva, sinó que també hem de tenir en compte el problema del reflux. En general, la línia d'alimentació positiva i la línia de reflux de terra han d'estar el més a prop possible.

Figura 2 Diagrama de PCB d'una font d'alimentació lineal
Quan dissenyem la placa de circuit imprès de la font d'alimentació lineal, també hem de parar atenció al problema de dissipació de calor del xip regulador de potència de la font d'alimentació lineal, com prové la calor. Si l'extrem frontal del xip regulador de tensió és de 10V, l'extrem de sortida és de 5V i el corrent de sortida és de 500mA, aleshores hi ha una caiguda de tensió de 5V al xip regulador i la calor generada és de 2,5W; Si la tensió d'entrada és de 15V, la caiguda de tensió és de 10V i la calor generada és de 5W, per tant, hem de reservar prou espai de dissipació de calor o un dissipador de calor raonable segons la potència de dissipació de calor. La font d'alimentació lineal s'utilitza generalment en situacions on la diferència de pressió és relativament petita i el corrent és relativament petit; en cas contrari, utilitzeu el circuit de font d'alimentació commutada.

Exemple d'esquema de circuit de font d'alimentació de commutació d'alta freqüència
La font d'alimentació commutada consisteix a utilitzar el circuit per controlar el tub de commutació per a l'encesa i l'apagada d'alta velocitat, generar una forma d'ona PWM, a través de l'inductor i el díode de corrent continu, utilitzant la conversió electromagnètica de la manera de regular el voltatge. Font d'alimentació commutada, alta eficiència, baixa temperatura, generalment utilitzem els circuits: LM2575, MC34063, SP6659, etc. En teoria, la font d'alimentació commutada és igual als dos extrems del circuit, el voltatge és inversament proporcional i el corrent és inversament proporcional.

Figura 3 Diagrama esquemàtic del circuit de font d'alimentació de commutació LM2575
Diagrama de PCB d'una font d'alimentació commutada
Quan es dissenya la placa de circuit imprès (PCB) de la font d'alimentació commutada, cal parar atenció a: el punt d'entrada de la línia de retroalimentació i el díode de corrent continu són per als quals es dóna el corrent continu. Com es pot veure a la Figura 3, quan U1 s'activa, el corrent I2 entra a l'inductor L1. La característica de l'inductor és que quan el corrent flueix a través de l'inductor, no es pot generar sobtadament ni pot desaparèixer sobtadament. El canvi de corrent a l'inductor té un procés temporal. Sota l'acció del corrent pulsat I2 que flueix a través de la inductància, part de l'energia elèctrica es converteix en energia magnètica i el corrent augmenta gradualment. En un moment determinat, el circuit de control U1 apaga I2. A causa de les característiques de la inductància, el corrent no pot desaparèixer sobtadament. En aquest moment, el díode funciona i pren el control del corrent I2, per la qual cosa s'anomena díode de corrent continu. Es pot veure que el díode de corrent continu s'utilitza per a la inductància. El corrent continu I3 comença des de l'extrem negatiu de C3 i flueix cap a l'extrem positiu de C3 a través de D1 i L1, cosa que equival a una bomba, que utilitza l'energia de l'inductor per augmentar el voltatge del condensador C3. També hi ha el problema del punt d'entrada de la línia de retroalimentació de la detecció de voltatge, que s'ha de retroalimentar al lloc després del filtratge, ja que en cas contrari l'ondulació del voltatge de sortida serà més gran. Aquests dos punts sovint són ignorats per molts dels nostres dissenyadors de PCB, ja que pensen que la mateixa xarxa no és la mateixa allà, de fet, el lloc no és el mateix i l'impacte en el rendiment és gran. La Figura 4 és el diagrama de PCB de la font d'alimentació commutada LM2575. Vegem què hi ha de dolent amb el diagrama incorrecte.

Figura 4 Diagrama de la placa de circuit imprès (PCB) d'una font d'alimentació commutada LM2575
Per què volem parlar en detall del principi de l'esquema? Perquè l'esquema conté molta informació de la PCB, com ara el punt d'accés del pin del component, la mida actual de la xarxa de nodes, etc., vegeu l'esquema, el disseny de PCB no és un problema. Els circuits LM7805 i LM2575 representen el circuit de disseny típic d'una font d'alimentació lineal i una font d'alimentació de commutació, respectivament. Quan es fabriquen PCB, el disseny i el cablejat d'aquests dos diagrames de PCB es troben directament a la línia, però els productes són diferents i la placa de circuit és diferent, que s'ajusta segons la situació real.

Tots els canvis són inseparables, de manera que el principi del circuit d'alimentació i la forma en què la placa és així, i cada producte electrònic és inseparable de la font d'alimentació i el seu circuit, per tant, apreneu els dos circuits, l'altre també s'entén.