Зашто научити дизајн струјних кола
Коло за напајање је важан део електронског производа, дизајн кола за напајање је директно повезан са перформансама производа.
Класификација струјних кола
Кола напајања наших електронских производа углавном укључују линеарна напајања и високофреквентна прекидачка напајања. У теорији, линеарно напајање је колико струје је потребно кориснику, улаз ће обезбедити колико струје; Прекидачко напајање је колико је енергије потребно кориснику и колико снаге је обезбеђено на крају улаза.
Шематски дијаграм линеарног струјног кола
Линеарни енергетски уређаји раде у линеарном стању, као што су наши често коришћени чипови регулатора напона ЛМ7805, ЛМ317, СПКС1117 и тако даље. Слика 1 испод је шематски дијаграм регулисаног кола напајања ЛМ7805.
Слика 1 Шематски дијаграм линеарног напајања
Са слике се може видети да је линеарно напајање састављено од функционалних компоненти као што су исправљање, филтрирање, регулација напона и складиштење енергије. Истовремено, опште линеарно напајање је серијско напајање регулације напона, излазна струја је једнака улазној струји, И1=И2+И3, И3 је референтни крај, струја је веома мала, тако да је И1≈И3 . Зашто желимо да причамо о струји, јер дизајн ПЦБ-а, ширина сваке линије није насумично подешена, треба да се одреди према величини струје између чворова на шеми. Тренутна величина и проток струје треба да буду јасни да би плоча била тачна.
ПЦБ дијаграм линеарног напајања
Приликом пројектовања ПЦБ-а, распоред компоненти треба да буде компактан, све везе треба да буду што краће, а компоненте и водови треба да буду постављени према функционалном односу компоненти шеме. Овај дијаграм напајања је прво исправљање, а затим филтрирање, филтрирање је регулација напона, регулација напона је кондензатор за складиштење енергије, након протока кроз кондензатор до електричне струје следећег кола.
Слика 2 је ПЦБ дијаграм горњег шематског дијаграма, а два дијаграма су слична. Лева слика и десна слика се мало разликују, напајање на левој слици је директно на улазну стопу чипа регулатора напона након исправљања, а затим кондензатор регулатора напона, где је ефекат филтрирања кондензатора много лошији , а излаз је такође проблематичан. Слика десно је добра. Не само да морамо узети у обзир ток позитивног проблема напајања, већ морамо размотрити и проблем повратног тока, генерално, позитивни вод напајања и вод повратног тока земље треба да буду што је могуће ближе један другом.
Слика 2 ПЦБ дијаграм линеарног напајања
Приликом пројектовања ПЦБ-а линеарног напајања, такође треба да обратимо пажњу на проблем дисипације топлоте чипа регулатора напајања линеарног напајања, како долази до топлоте, ако је предњи крај чипа регулатора напона 10В, излазни крај је 5В, а излазна струја је 500мА, тада постоји пад напона од 5В на регулаторном чипу, а генерисана топлота је 2,5В; Ако је улазни напон 15В, пад напона је 10В, а генерисана топлота је 5В, стога морамо издвојити довољно простора за расипање топлоте или разуман хладњак према снази одвођења топлоте. Линеарно напајање се генерално користи у ситуацијама када је разлика у притиску релативно мала, а струја релативно мала, у супротном користите прекидачки круг напајања.
Пример шеме за високофреквентно прекидачко напајање
Прекидачко напајање је коришћење кола за контролу прекидачке цеви за брзо укључивање-искључивање и искључивање, генерисање ПВМ таласног облика, кроз индуктор и диоду континуиране струје, коришћење електромагнетне конверзије начина за регулисање напона. Прекидачко напајање, висока ефикасност, ниска топлота, генерално користимо коло: ЛМ2575, МЦ34063, СП6659 и тако даље. У теорији, прекидачко напајање је једнако на оба краја кола, напон је обрнуто пропорционалан, а струја обрнуто пропорционална.
Слика 3 Шематски дијаграм прекидачког кола напајања ЛМ2575
ПЦБ дијаграм прекидачког напајања
Приликом пројектовања ПЦБ-а прекидачког напајања потребно је обратити пажњу на: улазну тачку линије повратне спреге и диоду континуиране струје за које је дата континуирана струја. Као што се види са слике 3, када је У1 укључен, струја И2 улази у индуктор Л1. Карактеристика индуктора је да када струја протиче кроз индуктор, не може се створити изненада, нити може изненада нестати. Промена струје у индуктору има временски процес. Под дејством импулсне струје И2 која протиче кроз индуктивитет, део електричне енергије се претвара у магнетну енергију, а струја се постепено повећава, у одређено време управљачко коло У1 искључује И2, због карактеристика индуктивности, струја не може изненада нестати, у овом тренутку диода ради, преузима струју И2, па се зове диода континуиране струје, види се да се диода континуиране струје користи за индуктивност. Континуирана струја И3 почиње од негативног краја Ц3 и тече у позитивни крај Ц3 кроз Д1 и Л1, што је еквивалентно пумпи, користећи енергију индуктора за повећање напона кондензатора Ц3. Такође постоји проблем улазне тачке повратне линије детекције напона, која би требало да се врати на место након филтрирања, иначе ће таласање излазног напона бити веће. Ове две тачке често игноришу многи наши дизајнери ПЦБ-а, мислећи да иста мрежа тамо није иста, у ствари, место није исто, а утицај на перформансе је велики. Слика 4 је ПЦБ дијаграм прекидачког напајања ЛМ2575. Хајде да видимо шта није у реду са погрешним дијаграмом.
Слика 4 ПЦБ дијаграм прекидачког напајања ЛМ2575
Зашто желимо детаљно да причамо о принципу шеме, јер шема садржи много информација о ПЦБ-у, као што је приступна тачка пина компоненте, тренутна величина мреже чворова, итд., погледајте шему, дизајн ПЦБ-а није проблем. Кола ЛМ7805 и ЛМ2575 представљају типично коло линеарног напајања и прекидачког напајања, респективно. Приликом израде ПЦБС-а, распоред и ожичење ова два ПЦБ дијаграма су директно на линији, али производи су различити и плоча је другачија, која се прилагођава стварној ситуацији.
Све промене су неодвојиве, тако да је принцип струјног кола и начин на који је плоча таква, а сваки електронски производ неодвојив од напајања и његовог кола, дакле, научите два кола, друго се такође разуме.
Време поста: Јул-08-2023
