Zašto naučiti dizajn strujnog kruga
Krug napajanja važan je dio elektroničkog proizvoda, dizajn kruga napajanja izravno je povezan s učinkom proizvoda.
Klasifikacija krugova napajanja
Strujni krugovi naših elektroničkih proizvoda uglavnom uključuju linearna napajanja i visokofrekventna prekidačka napajanja.U teoriji, linearno napajanje je kolika je struja korisniku potrebna, koliko struje će dati ulaz;Preklopno napajanje je koliko snage treba korisniku i koliko snage se daje na ulaznom kraju.
Shematski dijagram linearnog kruga napajanja
Linearni uređaji za napajanje rade u linearnom stanju, kao što su naši često korišteni čipovi regulatora napona LM7805, LM317, SPX1117 i tako dalje.Slika 1 u nastavku je shematski dijagram LM7805 reguliranog kruga napajanja.
Slika 1. Shematski dijagram linearnog napajanja
Sa slike se može vidjeti da je linearni izvor napajanja sastavljen od funkcionalnih komponenti kao što su ispravljanje, filtriranje, regulacija napona i pohrana energije.U isto vrijeme, opće linearno napajanje je napajanje serijske regulacije napona, izlazna struja je jednaka ulaznoj struji, I1=I2+I3, I3 je referentni kraj, struja je vrlo mala, tako da I1≈I3 .Zašto želimo govoriti o struji, jer dizajn PCB-a, širina svake linije nije nasumično postavljena, treba se odrediti prema veličini struje između čvorova u shemi.Trenutna veličina i strujni tok trebaju biti jasni kako bi ploča bila ispravna.
Dijagram PCB linearnog napajanja
Prilikom projektiranja PCB-a, raspored komponenti treba biti kompaktan, sve veze trebaju biti što kraće, a komponente i vodovi trebaju biti postavljeni prema funkcionalnom odnosu komponenti sheme.Ovaj dijagram napajanja je prvo ispravljanje, a zatim filtriranje, filtriranje je regulacija napona, regulacija napona je kondenzator za pohranu energije, nakon što teče kroz kondenzator do sljedećeg strujnog kruga.
Slika 2 je PCB dijagram gornjeg shematskog dijagrama, a dva su dijagrama slična.Lijeva slika i desna slika su malo drugačije, napajanje na lijevoj slici je izravno na ulazno podnožje čipa regulatora napona nakon ispravljanja, a zatim na kondenzator regulatora napona, gdje je učinak filtriranja kondenzatora puno lošiji , a izlaz je također problematičan.Slika desno je dobra.Ne smijemo uzeti u obzir samo tok pozitivnog problema napajanja, već moramo uzeti u obzir i problem povratnog toka, općenito, pozitivni vod struje i povratni vod tla trebaju biti što bliže jedan drugome.
Slika 2 PCB dijagram linearnog napajanja
Kada projektiramo PCB linearnog napajanja, također trebamo obratiti pozornost na problem disipacije topline čipa regulatora snage linearnog napajanja, kako dolazi toplina, ako je prednji kraj čipa regulatora napona 10V, izlazni kraj je 5V, a izlazna struja je 500 mA, tada dolazi do pada napona od 5 V na regulatorskom čipu, a generirana toplina je 2,5 W;Ako je ulazni napon 15 V, pad napona je 10 V, a generirana toplina je 5 W, stoga moramo odvojiti dovoljno prostora za rasipanje topline ili razuman hladnjak prema snazi rasipanja topline.Linearno napajanje općenito se koristi u situacijama kada je razlika tlaka relativno mala, a struja relativno mala, u suprotnom, koristite prekidački krug napajanja.
Primjer sheme visokofrekventnog sklopnog napajanja
Preklopno napajanje je korištenje kruga za kontrolu preklopne cijevi za brzo uključivanje-isključivanje i isključivanje, generiranje PWM valnog oblika, kroz induktor i trajnu strujnu diodu, korištenje elektromagnetske pretvorbe za način reguliranja napona.Preklopno napajanje, visoka učinkovitost, niska toplina, općenito koristimo krug: LM2575, MC34063, SP6659 i tako dalje.U teoriji, sklopno napajanje je jednako na oba kraja kruga, napon je obrnuto proporcionalan, a struja je obrnuto proporcionalna.
Slika 3. Shematski dijagram prekidačkog strujnog kruga LM2575
PCB dijagram prekidačkog napajanja
Pri projektiranju tiskane pločice sklopnog napajanja potrebno je obratiti pozornost na: ulaznu točku povratne veze i trajnu strujnu diodu za koju se daje trajna struja.Kao što se može vidjeti na slici 3, kada je U1 uključen, struja I2 ulazi u induktor L1.Karakteristika induktora je da kada struja teče kroz induktor, ne može naglo nastati, niti može iznenada nestati.Promjena struje u induktoru ima vremenski proces.Pod djelovanjem impulsne struje I2 koja teče kroz induktivitet, dio električne energije se pretvara u magnetsku energiju, a struja se postupno povećava, u određeno vrijeme upravljački krug U1 isključuje I2, zbog karakteristika induktiviteta, struja ne može odjednom nestati, u ovom trenutku dioda radi, preuzima struju I2, pa se naziva dioda za kontinuiranu struju, vidi se da se dioda za kontinuiranu struju koristi za induktivitet.Kontinuirana struja I3 počinje s negativnog kraja C3 i teče u pozitivni kraj C3 kroz D1 i L1, što je ekvivalentno pumpi, koristeći energiju induktora za povećanje napona kondenzatora C3.Također postoji problem ulazne točke linije povratne veze detekcije napona, koju treba vratiti na mjesto nakon filtriranja, inače će valovitost izlaznog napona biti veća.Mnogi naši dizajneri PCB-a često ignoriraju ove dvije točke, misleći da ista mreža tamo nije ista, zapravo, mjesto nije isto, a učinak na performanse je velik.Slika 4 je PCB dijagram sklopnog napajanja LM2575.Pogledajmo što nije u redu s pogrešnim dijagramom.
Slika 4 PCB dijagram sklopnog napajanja LM2575
Zašto želimo detaljno govoriti o principu sheme, jer shema sadrži mnogo informacija o PCB-u, kao što je pristupna točka pina komponente, trenutna veličina mreže čvorova itd., pogledajte shemu, dizajn PCB-a nije problem.Krugovi LM7805 i LM2575 predstavljaju tipičan raspored linearnog napajanja i prekidačkog napajanja.Prilikom izrade PCBS-a, raspored i ožičenje ova dva dijagrama PCB-a su izravno povezani, ali proizvodi su različiti i tiskana ploča je drugačija, što se prilagođava u skladu sa stvarnom situacijom.
Sve promjene su neodvojive, tako da je princip strujnog kruga i način na koji je ploča takva, a svaki elektronički proizvod neodvojiv je od napajanja i njegovog kruga, stoga naučite dva kruga, drugi se također razumije.
Vrijeme objave: 4. srpnja 2023