Γιατί να μάθετε τη σχεδίαση κυκλώματος ισχύος
Το κύκλωμα τροφοδοσίας είναι ένα σημαντικό μέρος ενός ηλεκτρονικού προϊόντος, ο σχεδιασμός του κυκλώματος τροφοδοσίας σχετίζεται άμεσα με την απόδοση του προϊόντος.
Ταξινόμηση κυκλωμάτων τροφοδοσίας
Τα κυκλώματα ισχύος των ηλεκτρονικών προϊόντων μας περιλαμβάνουν κυρίως γραμμικά τροφοδοτικά και τροφοδοτικά μεταγωγής υψηλής συχνότητας. Θεωρητικά, το γραμμικό τροφοδοτικό είναι πόσο ρεύμα χρειάζεται ο χρήστης, η είσοδος θα παρέχει πόσο ρεύμα. Το τροφοδοτικό μεταγωγής είναι πόση ενέργεια χρειάζεται ο χρήστης και πόση ισχύς παρέχεται στο άκρο εισόδου.
Σχηματικό διάγραμμα γραμμικού κυκλώματος τροφοδοσίας
Οι συσκευές γραμμικής ισχύος λειτουργούν σε γραμμική κατάσταση, όπως τα συνήθως χρησιμοποιούμενα τσιπ ρυθμιστή τάσης LM7805, LM317, SPX1117 και ούτω καθεξής. Το σχήμα 1 παρακάτω είναι το σχηματικό διάγραμμα του ρυθμιζόμενου κυκλώματος τροφοδοσίας LM7805.
Σχήμα 1 Σχηματικό διάγραμμα γραμμικής παροχής ρεύματος
Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι η γραμμική παροχή ρεύματος αποτελείται από λειτουργικά εξαρτήματα όπως διόρθωση, φιλτράρισμα, ρύθμιση τάσης και αποθήκευση ενέργειας. Ταυτόχρονα, το γενικό γραμμικό τροφοδοτικό είναι ένα τροφοδοτικό ρύθμισης τάσης σειράς, το ρεύμα εξόδου είναι ίσο με το ρεύμα εισόδου, I1=I2+I3, I3 είναι το άκρο αναφοράς, το ρεύμα είναι πολύ μικρό, επομένως I1≈I3 . Γιατί θέλουμε να μιλήσουμε για το ρεύμα, επειδή η σχεδίαση PCB, το πλάτος κάθε γραμμής δεν ορίζεται τυχαία, πρέπει να καθοριστεί σύμφωνα με το μέγεθος του ρεύματος μεταξύ των κόμβων στο σχηματικό. Το τρέχον μέγεθος και η ροή ρεύματος θα πρέπει να είναι καθαρά για να γίνει η σανίδα σωστά.
Διάγραμμα γραμμικής τροφοδοσίας PCB
Κατά το σχεδιασμό του PCB, η διάταξη των εξαρτημάτων πρέπει να είναι συμπαγής, όλες οι συνδέσεις πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο σύντομες και τα εξαρτήματα και οι γραμμές θα πρέπει να τοποθετούνται σύμφωνα με τη λειτουργική σχέση των σχηματικών εξαρτημάτων. Αυτό το διάγραμμα τροφοδοσίας είναι η πρώτη διόρθωση, και στη συνέχεια το φιλτράρισμα, το φιλτράρισμα είναι η ρύθμιση της τάσης, η ρύθμιση τάσης είναι ο πυκνωτής αποθήκευσης ενέργειας, αφού ρέει μέσω του πυκνωτή στο ακόλουθο κύκλωμα ηλεκτρικής ενέργειας.
Το σχήμα 2 είναι το διάγραμμα PCB του παραπάνω σχηματικού διαγράμματος και τα δύο διαγράμματα είναι παρόμοια. Η αριστερή εικόνα και η δεξιά εικόνα είναι λίγο διαφορετικές, η τροφοδοσία στην αριστερή εικόνα είναι απευθείας στο πόδι εισόδου του τσιπ ρυθμιστή τάσης μετά την ανόρθωση και, στη συνέχεια, στον πυκνωτή του ρυθμιστή τάσης, όπου το αποτέλεσμα φιλτραρίσματος του πυκνωτή είναι πολύ χειρότερο , και η έξοδος είναι επίσης προβληματική. Η εικόνα στα δεξιά είναι καλή. Δεν πρέπει μόνο να λάβουμε υπόψη τη ροή του προβλήματος θετικής τροφοδοσίας, αλλά πρέπει επίσης να εξετάσουμε το πρόβλημα της αντίστροφης ροής, γενικά, η θετική γραμμή ισχύος και η γραμμή αντίστροφης ροής του εδάφους πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά μεταξύ τους.
Σχήμα 2 Διάγραμμα PCB γραμμικής τροφοδοσίας
Κατά το σχεδιασμό του γραμμικού τροφοδοτικού PCB, θα πρέπει επίσης να δώσουμε προσοχή στο πρόβλημα απαγωγής θερμότητας του τσιπ ρυθμιστή ισχύος του γραμμικού τροφοδοτικού, πώς έρχεται η θερμότητα, εάν το μπροστινό άκρο του τσιπ ρυθμιστή τάσης είναι 10V, το άκρο εξόδου είναι 5V, και το ρεύμα εξόδου είναι 500mA, τότε υπάρχει πτώση τάσης 5V στο τσιπ του ρυθμιστή και η θερμότητα που παράγεται είναι 2,5W. Εάν η τάση εισόδου είναι 15 V, η πτώση τάσης είναι 10 V και η παραγόμενη θερμότητα είναι 5 W, επομένως, πρέπει να αφήσουμε στην άκρη αρκετό χώρο απαγωγής θερμότητας ή λογική ψύκτρα ανάλογα με την ισχύ απαγωγής θερμότητας. Η γραμμική παροχή ρεύματος χρησιμοποιείται γενικά σε περιπτώσεις όπου η διαφορά πίεσης είναι σχετικά μικρή και το ρεύμα είναι σχετικά μικρό, διαφορετικά, χρησιμοποιήστε το κύκλωμα τροφοδοσίας μεταγωγής.
Σχηματικό παράδειγμα κυκλώματος τροφοδοσίας μεταγωγής υψηλής συχνότητας
Εναλλαγή τροφοδοσίας είναι η χρήση του κυκλώματος για τον έλεγχο του σωλήνα μεταγωγής για υψηλής ταχύτητας on-off και cut-off, δημιουργία κυματομορφής PWM, μέσω του επαγωγέα και της διόδου συνεχούς ρεύματος, η χρήση της ηλεκτρομαγνητικής μετατροπής του τρόπου ρύθμισης της τάσης. Τροφοδοτικό μεταγωγής, υψηλή απόδοση, χαμηλή θερμότητα, χρησιμοποιούμε γενικά το κύκλωμα: LM2575, MC34063, SP6659 και ούτω καθεξής. Θεωρητικά, το τροφοδοτικό μεταγωγής είναι ίσο και στα δύο άκρα του κυκλώματος, η τάση είναι αντιστρόφως ανάλογη και το ρεύμα είναι αντιστρόφως ανάλογο.
Σχήμα 3 Σχηματικό διάγραμμα του κυκλώματος τροφοδοσίας μεταγωγής LM2575
Διάγραμμα PCB μεταγωγής τροφοδοσίας
Κατά το σχεδιασμό του PCB του τροφοδοτικού μεταγωγής, είναι απαραίτητο να προσέξετε: το σημείο εισόδου της γραμμής ανάδρασης και η δίοδος συνεχούς ρεύματος είναι για τα οποία δίνεται το συνεχές ρεύμα. Όπως φαίνεται από το Σχήμα 3, όταν το U1 είναι ενεργοποιημένο, το ρεύμα I2 εισέρχεται στον επαγωγέα L1. Το χαρακτηριστικό του επαγωγέα είναι ότι όταν το ρεύμα ρέει μέσω του επαγωγέα, δεν μπορεί να δημιουργηθεί ξαφνικά, ούτε μπορεί να εξαφανιστεί ξαφνικά. Η αλλαγή του ρεύματος στον επαγωγέα έχει χρονική διαδικασία. Κάτω από τη δράση του παλμικού ρεύματος I2 που ρέει μέσω της επαγωγής, μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε μαγνητική ενέργεια και το ρεύμα αυξάνεται σταδιακά, σε μια ορισμένη στιγμή, το κύκλωμα ελέγχου U1 απενεργοποιεί το I2, λόγω των χαρακτηριστικών της επαγωγής, Το ρεύμα δεν μπορεί να εξαφανιστεί ξαφνικά, αυτή τη στιγμή η δίοδος λειτουργεί, αναλαμβάνει το ρεύμα I2, επομένως ονομάζεται δίοδος συνεχούς ρεύματος, φαίνεται ότι η δίοδος συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιείται για την επαγωγή. Το συνεχές ρεύμα I3 ξεκινά από το αρνητικό άκρο του C3 και ρέει στο θετικό άκρο του C3 μέσω των D1 και L1, το οποίο είναι ισοδύναμο με μια αντλία, χρησιμοποιώντας την ενέργεια του επαγωγέα για να αυξήσει την τάση του πυκνωτή C3. Υπάρχει επίσης το πρόβλημα του σημείου εισόδου της γραμμής ανάδρασης ανίχνευσης τάσης, το οποίο θα πρέπει να τροφοδοτηθεί πίσω στη θέση μετά το φιλτράρισμα, διαφορετικά ο κυματισμός της τάσης εξόδου θα είναι μεγαλύτερος. Αυτά τα δύο σημεία συχνά αγνοούνται από πολλούς από τους σχεδιαστές PCB μας, πιστεύοντας ότι το ίδιο δίκτυο δεν είναι το ίδιο εκεί, στην πραγματικότητα, το μέρος δεν είναι το ίδιο και ο αντίκτυπος στην απόδοση είναι μεγάλος. Το σχήμα 4 είναι το διάγραμμα PCB του τροφοδοτικού μεταγωγής LM2575. Ας δούμε τι φταίει το λάθος διάγραμμα.
Σχήμα 4 Διάγραμμα PCB του τροφοδοτικού μεταγωγής LM2575
Γιατί θέλουμε να μιλήσουμε για τη σχηματική αρχή λεπτομερώς, επειδή το σχηματικό περιέχει πολλές πληροφορίες PCB, όπως το σημείο πρόσβασης της ακίδας στοιχείου, το τρέχον μέγεθος του δικτύου κόμβων κ.λπ., δείτε το σχηματικό, σχέδιο PCB δεν είναι πρόβλημα. Τα κυκλώματα LM7805 και LM2575 αντιπροσωπεύουν το τυπικό κύκλωμα διάταξης γραμμικής τροφοδοσίας και τροφοδοσίας μεταγωγής, αντίστοιχα. Κατά την κατασκευή PCBS, η διάταξη και η καλωδίωση αυτών των δύο διαγραμμάτων PCB είναι απευθείας στη γραμμή, αλλά τα προϊόντα είναι διαφορετικά και η πλακέτα κυκλώματος είναι διαφορετική, η οποία προσαρμόζεται ανάλογα με την πραγματική κατάσταση.
Όλες οι αλλαγές είναι αδιαχώριστες, επομένως η αρχή του κυκλώματος ισχύος και ο τρόπος με τον οποίο είναι έτσι η πλακέτα, και κάθε ηλεκτρονικό προϊόν είναι αδιαχώριστο από το τροφοδοτικό και το κύκλωμά του, επομένως, μάθετε τα δύο κυκλώματα, κατανοήστε και το άλλο.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-04-2023
