Opi nämä kaksi piiriä, PCB-suunnittelu ei ole vaikeaa!

Miksi oppia virtapiirin suunnittelua

Virtalähdepiiri on tärkeä osa elektroniikkatuotetta, virtalähdepiirin suunnittelu liittyy suoraan tuotteen suorituskykyyn.

Virtalähdepiirien luokitus

Elektroniikkatuotteidemme virtapiirit sisältävät pääasiassa lineaarisia teholähteitä ja suurtaajuisia hakkuriteholähteitä. Teoriassa lineaarinen virtalähde on kuinka paljon virtaa käyttäjä tarvitsee, tulo antaa kuinka paljon virtaa; Hakkuriteholähde kertoo, kuinka paljon tehoa käyttäjä tarvitsee ja kuinka paljon tehoa syötetään tulopäässä.

Lineaarisen tehonsyöttöpiirin kaavio

Lineaariset teholaitteet toimivat lineaarisessa tilassa, kuten yleisesti käytetyt jännitteensäädinpiirimme LM7805, LM317, SPX1117 ja niin edelleen. Alla olevassa kuvassa 1 on kaavio LM7805-säädetystä virtalähdepiiristä.

Kuva 1 Lineaarisen virtalähteen kaavio

Kuvasta näkyy, että lineaarinen teholähde koostuu toiminnallisista komponenteista, kuten tasasuuntauksesta, suodatuksesta, jännitteen säädöstä ja energian varastoinnista. Samaan aikaan yleinen lineaarinen virtalähde on sarjajännitesäätövirtalähde, lähtövirta on yhtä suuri kuin tulovirta, I1=I2+I3, I3 on ​​referenssipää, virta on hyvin pieni, joten I1≈I3 . Miksi haluamme puhua virrasta, koska piirilevyn suunnittelu, jokaisen linjan leveys ei ole satunnaisesti asetettu, määräytyy kaavion solmujen välisen virran koon mukaan. Virran koon ja virtavirran tulee olla selkeitä, jotta levy olisi juuri oikea. 

Lineaarisen virtalähteen piirilevykaavio

Piirilevyä suunniteltaessa komponenttien sijoittelun tulee olla kompakti, kaikki liitännät mahdollisimman lyhyitä ja komponentit ja linjat sijoitettava kaaviokomponenttien toiminnallisen suhteen mukaan. Tämä virtalähdekaavio on ensimmäinen oikaisu, ja sitten suodatus, suodatus on jännitteen säätö, jännitteen säätö on energian varastointikondensaattori, sen jälkeen, kun se virtaa kondensaattorin läpi seuraavaan piiriin sähköä.

Kuva 2 on PCB-kaavio yllä olevasta kaaviosta, ja nämä kaksi kaaviota ovat samanlaisia. Vasen ja oikea kuva ovat hieman erilaiset, vasemman kuvan virtalähde on tasasuuntauksen jälkeen suoraan jännitteensäätimen sirun tulojalassa ja sitten jännitteensäätimen kondensaattori, jossa kondensaattorin suodatusvaikutus on paljon huonompi , ja tulos on myös ongelmallinen. Oikeanpuoleinen kuva on hyvä. Meidän ei tarvitse ottaa huomioon vain positiivisen tehonsyöttöongelman virtausta, vaan myös takaisinvirtausongelmaa, yleensä positiivisen voimalinjan ja maan takaisinvirtauslinjan tulisi olla mahdollisimman lähellä toisiaan.

Kuva 2 Lineaarisen virtalähteen piirilevykaavio

Suunnitellessamme lineaarista virtalähdepiirilevyä, meidän tulee myös kiinnittää huomiota lineaarisen virtalähteen tehonsäädinsirun lämmönpoisto-ongelmaan, kuinka lämpö tulee, jos jännitesäätimen sirun etupää on 10 V, lähtöpää on 5 V, ja lähtövirta on 500 mA, silloin säätimen sirussa on 5 V jännitehäviö ja syntyvä lämpö on 2,5 W; Jos tulojännite on 15V, jännitehäviö on 10V ja syntyvä lämpö 5W, siksi meidän on varattava riittävästi lämmönpoistotilaa tai kohtuullinen jäähdytyselementti lämmönpoistotehon mukaan. Lineaarista teholähdettä käytetään yleensä tilanteissa, joissa paine-ero on suhteellisen pieni ja virta suhteellisen pieni, muussa tapauksessa käytä kytkentävirtalähdettä.

Kaavamainen esimerkki suurtaajuisesta kytkentävirtalähteestä

Hakkurivirtalähde on käyttää piiriä ohjaamaan kytkentäputkea nopeaa päälle-pois-ja katkaisua varten, tuottaa PWM-aaltomuotoa kelan ja jatkuvan virran diodin kautta, käyttämällä sähkömagneettista muuntamista tapaa säädellä jännitettä. Hakkurivirtalähde, korkea hyötysuhde, alhainen lämpö, ​​käytämme yleensä piiriä: LM2575, MC34063, SP6659 ja niin edelleen. Teoriassa hakkuriteholähde on yhtä suuri piirin molemmissa päissä, jännite on kääntäen verrannollinen ja virta on kääntäen verrannollinen.

Kuva 3 Kaaviokaavio LM2575-kytkentävirtalähteestä

Hakkuriteholähteen piirilevykaavio

Hakkuriteholähteen piirilevyä suunniteltaessa on huomioitava: takaisinkytkentäjohdon tulopiste ja jatkuvavirtadiodi ovat sille, jolle jatkuva virta annetaan. Kuten kuvasta 3 voidaan nähdä, kun U1 on kytketty päälle, virta I2 tulee induktoriin L1. Induktorin ominaisuus on, että kun virta kulkee induktorin läpi, se ei voi syntyä äkillisesti eikä se voi kadota yhtäkkiä. Virran muutoksella induktorissa on aikaprosessi. Induktanssin läpi kulkevan pulssivirran I2 vaikutuksesta osa sähköenergiasta muuttuu magneettiseksi energiaksi ja virta kasvaa vähitellen, tietyllä hetkellä ohjauspiiri U1 sammuttaa I2:n induktanssin ominaisuuksien vuoksi, virta ei voi yhtäkkiä kadota, tällä hetkellä diodi toimii, se ottaa haltuunsa virran I2, joten sitä kutsutaan jatkuvavirtadiodiksi, voidaan nähdä, että jatkuvavirtadiodia käytetään induktanssina. Jatkuva virta I3 alkaa C3:n negatiivisesta päästä ja virtaa C3:n positiiviseen päähän D1:n ja L1:n kautta, mikä vastaa pumppua, käyttämällä induktorin energiaa lisäämään kondensaattorin C3 jännitettä. Ongelmana on myös jännitteentunnistuksen takaisinkytkentälinjan tulopiste, joka tulee syöttää takaisin paikalleen suodatuksen jälkeen, muuten lähtöjännitteen aaltoilu on suurempi. Monet piirilevysuunnittelijoistamme jättävät usein huomiotta nämä kaksi seikkaa, koska ajattelevat, että sama verkko ei ole sama siellä, itse asiassa paikka ei ole sama, ja suorituskyky on suuri. Kuva 4 on piirilevykaavio LM2575-kytkentävirtalähteestä. Katsotaan mikä väärässä kaaviossa on vialla.

Kuva 4 Piirilevykaavio LM2575-kytkentävirtalähteestä

Miksi haluamme puhua kaavioperiaatteesta yksityiskohtaisesti, koska kaavio sisältää paljon PCB-tietoa, kuten komponentin nastan liityntäpisteen, solmuverkon nykyisen koon jne., katso kaavio, PCB-suunnittelu ei ole ongelma. LM7805- ja LM2575-piirit edustavat tyypillistä lineaarisen tehonsyötön ja hakkuriteholähteen asettelupiiriä. Piirilevyjä valmistettaessa näiden kahden piirilevykaavion asettelu ja johdotus ovat suoraan linjalla, mutta tuotteet ovat erilaisia ​​ja piirilevy on erilainen, mikä säädetään todellisen tilanteen mukaan.

Kaikki muutokset ovat erottamattomia, joten virtapiirin periaate ja korttitapa ovat niin, ja jokainen elektroninen tuote on erottamaton virtalähteestä ja sen piiristä, joten opi kaksi piiriä, toinen on myös ymmärretty.