Zašto naučiti dizajn strujnih kola
Krug napajanja je važan dio elektroničkog proizvoda, dizajn kruga napajanja je direktno povezan s performansama proizvoda.
Klasifikacija strujnih kola
Krugovi napajanja naših elektronskih proizvoda uglavnom uključuju linearna napajanja i visokofrekventna prekidačka napajanja.U teoriji, linearno napajanje je koliko struje treba korisniku, koliku će struju dati ulaz;Prekidačko napajanje je koliko je energije potrebno korisniku i koliko snage je osigurano na kraju ulaza.
Šematski dijagram linearnog strujnog kruga
Linearni energetski uređaji rade u linearnom stanju, kao što su naši često korišćeni čipovi regulatora napona LM7805, LM317, SPX1117 i tako dalje.Slika 1 ispod je šematski dijagram reguliranog kruga napajanja LM7805.
Slika 1 Šematski dijagram linearnog napajanja
Sa slike se može vidjeti da se linearno napajanje sastoji od funkcionalnih komponenti kao što su ispravljanje, filtriranje, regulacija napona i skladištenje energije.Istovremeno, opće linearno napajanje je serijsko napajanje regulacije napona, izlazna struja je jednaka ulaznoj struji, I1=I2+I3, I3 je referentni kraj, struja je vrlo mala, tako da je I1≈I3 .Zašto želimo govoriti o struji, jer dizajn PCB-a, širina svake linije nije nasumično postavljena, treba odrediti prema veličini struje između čvorova na šemi.Trenutna veličina i protok struje trebaju biti jasni kako bi ploča bila ispravna.
PCB dijagram linearnog napajanja
Prilikom projektovanja PCB-a, raspored komponenti treba da bude kompaktan, sve veze treba da budu što kraće, a komponente i vodovi treba da budu postavljeni prema funkcionalnom odnosu komponenti šeme.Ovaj dijagram napajanja je prvo ispravljanje, a zatim filtriranje, filtriranje je regulacija napona, regulacija napona je kondenzator za pohranu energije, nakon protoka kroz kondenzator do sljedećeg strujnog kola.
Slika 2 je PCB dijagram gornjeg šematskog dijagrama, a dva dijagrama su slična.Lijeva slika i desna slika se malo razlikuju, napajanje na lijevoj slici je direktno na ulaznu stopu čipa regulatora napona nakon ispravljanja, a zatim kondenzator regulatora napona, gdje je efekat filtriranja kondenzatora mnogo lošiji , a izlaz je također problematičan.Slika desno je dobra.Ne samo da moramo uzeti u obzir tok pozitivnog problema napajanja, već moramo razmotriti i problem povratnog toka, općenito, pozitivni vod i povratni vod tla trebaju biti što bliže jedan drugome.
Slika 2 PCB dijagram linearnog napajanja
Prilikom dizajniranja PCB-a linearnog napajanja, također treba obratiti pažnju na problem odvođenja topline čipa regulatora snage linearnog napajanja, kako dolazi do topline, ako je prednji kraj čipa regulatora napona 10V, izlazni kraj je 5V, a izlazna struja je 500mA, tada postoji pad napona od 5V na regulatornom čipu, a generirana toplina je 2,5W;Ako je ulazni napon 15V, pad napona je 10V, a generirana toplina je 5W, stoga moramo izdvojiti dovoljno prostora za disipaciju topline ili razuman hladnjak prema snazi odvođenja topline.Linearno napajanje se generalno koristi u situacijama kada je razlika u pritisku relativno mala, a struja relativno mala, u suprotnom, koristite prekidački krug napajanja.
Primjer sheme visokofrekventnog prekidačkog napajanja
Prekidačko napajanje je korištenje sklopa za upravljanje sklopnom cijevi za brzo uključivanje i isključivanje i isključivanje, generiranje PWM valnog oblika, kroz induktor i diodu kontinuirane struje, korištenje elektromagnetne konverzije način za regulaciju napona.Prekidačko napajanje, visoka efikasnost, niska toplota, obično koristimo krug: LM2575, MC34063, SP6659 i tako dalje.U teoriji, sklopno napajanje je jednako na oba kraja kola, napon je obrnuto proporcionalan, a struja obrnuto proporcionalna.
Slika 3 Šematski dijagram sklopnog napajanja LM2575
PCB dijagram prekidačkog napajanja
Prilikom projektovanja PCB sklopnog napajanja potrebno je obratiti pažnju na: ulaznu tačku povratne linije i diodu kontinuirane struje za koju je data trajna struja.Kao što se vidi sa slike 3, kada je U1 uključen, struja I2 ulazi u induktor L1.Karakteristika induktora je da kada struja teče kroz induktor, ne može se stvoriti iznenada, niti može iznenada nestati.Promjena struje u induktoru ima vremenski proces.Pod dejstvom impulsne struje I2 koja teče kroz induktivitet, deo električne energije se pretvara u magnetnu energiju, a struja postepeno raste, u određeno vreme upravljački krug U1 isključuje I2, zbog karakteristika induktivnosti, struja ne može naglo nestati, u ovom trenutku dioda radi, ona preuzima struju I2, pa se zove dioda kontinuirane struje, vidi se da se dioda kontinuirane struje koristi za induktivnost.Kontinuirana struja I3 počinje od 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.Postoji i problem ulazne tačke povratne linije detekcije napona, koja se nakon filtriranja treba vratiti na mjesto, inače će talasanje izlaznog napona biti veće.Ove dvije tačke često ignoriraju mnogi naši dizajneri PCB-a, misleći da ista mreža tamo nije ista, u stvari, mjesto nije isto, a učinak na performanse je veliki.Slika 4 je PCB dijagram prekidačkog napajanja LM2575.Hajde da vidimo šta nije u redu sa pogrešnim dijagramom.
Slika 4 PCB dijagram prekidačkog napajanja LM2575
Zašto želimo detaljno razgovarati o principu sheme, jer shema sadrži mnogo informacija o PCB-u, kao što je pristupna točka pina komponente, trenutna veličina mreže čvora, itd., pogledajte shemu, dizajn PCB-a nije problem.LM7805 i LM2575 kola predstavljaju tipičan raspored linearnog napajanja i prekidačkog napajanja, respektivno.Prilikom izrade PCBS-a, raspored i ožičenje ova dva PCB dijagrama su direktno na liniji, ali proizvodi su različiti i ploča je drugačija, koja se prilagođava stvarnoj situaciji.
Sve promene su neodvojive, tako da je princip rada strujnog kola i način na koji je ploča takva, a svaki elektronski proizvod neodvojiv od napajanja i njegovog kola, dakle, naučite dva kola, druga se takođe razumeju.
Vrijeme objave: Jul-08-2023