Waarom het ontwerp van stroomcircuits leren?
Het voedingscircuit is een belangrijk onderdeel van een elektronisch product; het ontwerp van het voedingscircuit houdt rechtstreeks verband met de prestaties van het product.
Classificatie van voedingscircuits
De stroomcircuits van onze elektronische producten omvatten voornamelijk lineaire voedingen en hoogfrequente schakelende voedingen.In theorie is de lineaire voeding hoeveel stroom de gebruiker nodig heeft, de ingang zal hoeveel stroom leveren;De schakelende voeding geeft aan hoeveel stroom de gebruiker nodig heeft en hoeveel stroom er aan de ingangskant wordt geleverd.
Schematisch diagram van lineair voedingscircuit
Lineaire voedingsapparaten werken in een lineaire toestand, zoals onze veelgebruikte spanningsregelaarchips LM7805, LM317, SPX1117 enzovoort.Figuur 1 hieronder is het schematische diagram van het LM7805 gereguleerde voedingscircuit.
Figuur 1 Schematisch diagram van lineaire voeding
Uit de figuur blijkt dat de lineaire voeding is samengesteld uit functionele componenten zoals gelijkrichting, filtering, spanningsregeling en energieopslag.Tegelijkertijd is de algemene lineaire voeding een voeding met seriespanningsregeling, de uitgangsstroom is gelijk aan de ingangsstroom, I1 = I2 + I3, I3 is het referentie-uiteinde, de stroom is erg klein, dus I1≈I3 .Waarom willen we het over de stroom hebben, omdat het PCB-ontwerp, de breedte van elke lijn niet willekeurig wordt ingesteld, moet worden bepaald op basis van de grootte van de stroom tussen de knooppunten in het schema.De huidige grootte en stroomsterkte moeten duidelijk zijn om het bord precies goed te maken.
PCB-diagram voor lineaire voeding
Bij het ontwerpen van de printplaat moet de lay-out van de componenten compact zijn, moeten alle verbindingen zo kort mogelijk zijn en moeten de componenten en lijnen worden ingedeeld in overeenstemming met de functionele relatie van de schematische componenten.Dit voedingsschema is de eerste rectificatie en vervolgens filteren, filteren is de spanningsregeling, spanningsregeling is de energieopslagcondensator, nadat deze door de condensator naar de volgende stroomkring is gestroomd.
Figuur 2 is het PCB-diagram van het bovenstaande schematische diagram, en de twee diagrammen zijn vergelijkbaar.De linkerfoto en de rechterfoto zijn een beetje verschillend, de voeding op de linkerfoto gaat na rectificatie rechtstreeks naar de ingangsvoet van de spanningsregelaarchip en vervolgens naar de condensator van de spanningsregelaar, waar het filtereffect van de condensator veel slechter is , en de uitvoer is ook problematisch.De foto rechts is een goede.We moeten niet alleen rekening houden met de stroom van het positieve stroomvoorzieningsprobleem, maar ook met het terugstroomprobleem. Over het algemeen moeten de positieve stroomlijn en de aardterugstroomlijn zo dicht mogelijk bij elkaar liggen.
Figuur 2 PCB-diagram van lineaire voeding
Bij het ontwerpen van de lineaire voedingsprintplaat moeten we ook aandacht besteden aan het warmtedissipatieprobleem van de stroomregelaarchip van de lineaire voeding, hoe de warmte komt, als de voorkant van de spanningsregelaarchip 10V is, is het uitgangsuiteinde 5V, en de uitgangsstroom is 500 mA, dan is er een spanningsval van 5 V op de regelaarchip en is de gegenereerde warmte 2,5 W;Als de ingangsspanning 15V is, is de spanningsval 10V en is de gegenereerde warmte 5W. Daarom moeten we voldoende warmtedissipatieruimte of een redelijk koellichaam reserveren, afhankelijk van het warmtedissipatievermogen.Lineaire voeding wordt over het algemeen gebruikt in situaties waarin het drukverschil relatief klein is en de stroom relatief klein. Gebruik anders het schakelende voedingscircuit.
Schematisch voorbeeld van een hoogfrequent schakelend voedingscircuit
Schakelende voeding is om het circuit te gebruiken om de schakelbuis te besturen voor snelle aan-uit- en uitschakeling, het genereren van PWM-golfvorm, via de inductor en de continue stroomdiode, het gebruik van elektromagnetische conversie van de manier om de spanning te regelen.Schakelende voeding, hoog rendement, laag vuur, we gebruiken over het algemeen het circuit: LM2575, MC34063, SP6659 enzovoort.In theorie is de schakelende voeding aan beide uiteinden van het circuit gelijk, is de spanning omgekeerd evenredig en is de stroom omgekeerd evenredig.
Figuur 3 Schematisch diagram van het schakelende voedingscircuit van de LM2575
PCB-diagram van schakelende voeding
Bij het ontwerpen van de printplaat van de schakelende voeding moet aandacht worden besteed aan: het ingangspunt van de feedbacklijn en de continue stroomdiode zijn waarvoor de continue stroom wordt gegeven.Zoals uit figuur 3 blijkt, komt, wanneer U1 wordt ingeschakeld, de stroom I2 de inductor L1 binnen.Het kenmerk van de inductor is dat wanneer de stroom door de inductor vloeit, deze niet plotseling kan worden gegenereerd en ook niet plotseling kan verdwijnen.De stroomverandering in de inductor heeft een tijdsproces.Onder invloed van de gepulseerde stroom I2 die door de inductantie stroomt, wordt een deel van de elektrische energie omgezet in magnetische energie en neemt de stroom geleidelijk toe. Op een bepaald moment schakelt het stuurcircuit U1 I2 uit vanwege de kenmerken van de inductantie, de De stroom kan niet plotseling verdwijnen, op dit moment werkt de diode, deze neemt de stroom I2 over, dus deze wordt de continue stroomdiode genoemd, het is te zien dat de continue stroomdiode wordt gebruikt voor de inductie.De continue stroom I3 begint bij het negatieve uiteinde van C3 en stroomt naar het positieve uiteinde van C3 via D1 en L1, wat equivalent is aan een pomp, die de energie van de inductor gebruikt om de spanning van de condensator C3 te verhogen.Er is ook het probleem van het ingangspunt van de feedbacklijn van spanningsdetectie, dat na het filteren naar de plaats moet worden teruggekoppeld, anders zal de rimpel van de uitgangsspanning groter zijn.Deze twee punten worden vaak genegeerd door veel van onze PCB-ontwerpers, omdat ze denken dat hetzelfde netwerk daar niet hetzelfde is, sterker nog, de plaats is niet hetzelfde en de impact op de prestaties is groot.Figuur 4 is het PCB-diagram van de LM2575 schakelende voeding.Laten we eens kijken wat er mis is met het verkeerde diagram.
Figuur 4 PCB-diagram van LM2575 schakelende voeding
Waarom willen we het schematische principe in detail bespreken, omdat het schema veel PCB-informatie bevat, zoals het toegangspunt van de componentpin, de huidige grootte van het knooppuntnetwerk, etc., zie het schema, PCB-ontwerp is geen probleem.De LM7805- en LM2575-circuits vertegenwoordigen respectievelijk het typische lay-outcircuit van lineaire voeding en schakelende voeding.Bij het maken van PCBS liggen de lay-out en bedrading van deze twee PCB-schema's direct op de lijn, maar de producten zijn verschillend en de printplaat is anders, die wordt aangepast aan de werkelijke situatie.
Alle veranderingen zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden, dus het principe van het stroomcircuit en de manier waarop het bord zo is, en elk elektronisch product is onlosmakelijk verbonden met de voeding en het circuit. Leer daarom de twee circuits, de andere wordt ook begrepen.
Posttijd: 04-jul-2023