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 la quantitat de corrent;La font d'alimentació de commutació és quanta potència necessita l'usuari i quanta potència es proporciona a l'extrem d'entrada.
Esquema d'un circuit d'alimentació lineal
Els dispositius de potència lineal funcionen en estat lineal, com ara els nostres xips reguladors de tensió utilitzats habitualment LM7805, LM317, SPX1117, etc.La figura 1 a continuació és el diagrama esquemàtic del circuit d'alimentació regulada LM7805.
Figura 1 Esquema d'alimentació lineal
A la figura es pot veure que la font d'alimentació lineal està formada per components funcionals com ara la rectificació, el filtratge, la regulació de la tensió i l'emmagatzematge d'energia.Al mateix temps, la font d'alimentació lineal general és una font d'alimentació de regulació de tensió 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, de manera que I1≈I3 .Per què volem parlar del corrent, perquè el disseny de PCB, l'amplada de cada línia no s'estableix aleatòriament, s'ha de determinar segons la mida del corrent entre els nodes de l'esquema.La mida actual i el flux actual han de ser clars perquè el tauler sigui correcte.
Diagrama de PCB d'alimentació lineal
Quan es dissenya el PCB, la disposició dels components ha de ser compacta, totes les connexions han de ser tan curtes com sigui possible i els components i les línies s'han de disposar d'acord amb la relació funcional dels components esquemàtics.Aquest diagrama d'alimentació és la primera rectificació i, després, el filtratge, el filtratge és la regulació de la tensió, la regulació de la tensió és el condensador d'emmagatzematge d'energia, després de fluir a través del condensador fins al següent circuit elèctric.
La figura 2 és el diagrama de PCB del diagrama esquemàtic anterior i els dos diagrames són similars.La imatge de l'esquerra i la imatge de la dreta són una mica diferents, la font d'alimentació de la imatge de l'esquerra es troba directament al peu d'entrada del xip del regulador de tensió després de la rectificació, i després el condensador del regulador de tensió, 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 flux del problema de la font d'alimentació positiva, sinó que també hem de tenir en compte el problema del retorn, en general, la línia elèctrica positiva i la línia de retorn de terra han d'estar tan a prop l'una de l'altra com sigui possible.
Figura 2 Diagrama de PCB de la font d'alimentació lineal
Quan es dissenya el PCB de la font d'alimentació lineal, també hem de prestar atenció al problema de dissipació de calor del xip regulador de potència de la font d'alimentació lineal, com arriba la calor, si l'extrem frontal del xip del regulador de tensió és de 10 V, l'extrem de sortida és de 5 V, i el corrent de sortida és de 500 mA, aleshores hi ha una caiguda de tensió de 5 V al xip del regulador i la calor generada és de 2,5 W;Si la tensió d'entrada és de 15 V, la caiguda de tensió és de 10 V i la calor generada és de 5 W, 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 en què la diferència de pressió és relativament petita i el corrent és relativament petit, en cas contrari, utilitzeu el circuit d'alimentació de commutació.
Exemple esquemàtic del circuit d'alimentació de commutació d'alta freqüència
La font d'alimentació de commutació és utilitzar el circuit per controlar el tub de commutació per a l'encesa i el tall d'alta velocitat, generar forma d'ona PWM, mitjançant l'inductor i el díode de corrent continu, l'ús de la conversió electromagnètica de la manera de regular la tensió.Font d'alimentació de commutació, alta eficiència, baixa calor, generalment utilitzem el circuit: LM2575, MC34063, SP6659, etc.En teoria, la font d'alimentació de commutació és igual als dos extrems del circuit, la tensió és inversament proporcional i el corrent és inversament proporcional.
Figura 3 Esquema del circuit d'alimentació de commutació LM2575
Diagrama de PCB de la font d'alimentació commutada
Quan es dissenya la PCB de la font d'alimentació de commutació, cal parar atenció a: el punt d'entrada de la línia de retroalimentació i el díode de corrent continu són els que es dóna el corrent continu.Com es pot veure a la figura 3, quan U1 està encès, el corrent I2 entra a l'inductor L1.La característica de l'inductor és que quan el corrent flueix per l'inductor, no es pot generar de sobte, ni pot desaparèixer de cop.El canvi de corrent a l'inductor té un procés temporal.Sota l'acció del corrent polsat 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 El corrent no pot desaparèixer de sobte, en aquest moment el díode funciona, s'apodera 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 parteix de l'extrem negatiu de C3 i flueix a l'extrem positiu de C3 passant per D1 i L1, que és equivalent a una bomba, utilitzant l'energia de l'inductor per augmentar la tensió del condensador C3.També hi ha el problema del punt d'entrada de la línia de retroalimentació de detecció de tensió, que s'ha de retornar al lloc després del filtrat, en cas contrari, la ondulació de la tensió de sortida serà més gran.Aquests dos punts sovint són ignorats per molts dels nostres dissenyadors de PCB, pensant que la mateixa xarxa no és la mateixa allà, de fet, el lloc no és el mateix i l'impacte del rendiment és gran.La figura 4 és el diagrama de PCB de la font d'alimentació de commutació LM2575.Vegem què passa amb el diagrama incorrecte.
Figura 4 Diagrama de PCB de la font d'alimentació de commutació LM2575
Per què volem parlar del principi esquemàtic en detall, perquè l'esquema conté molta informació de PCB, com ara el punt d'accés del pin del component, la mida actual de la xarxa de nodes, etc., vegeu l'esquema, disseny de PCB no és un problema.Els circuits LM7805 i LM2575 representen el circuit de disseny típic de la font d'alimentació lineal i la font de commutació, respectivament.Quan es fa PCBS, 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 circuits 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 manera com és la placa, 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.
Hora de publicació: Jul-04-2023