Perché imparare la progettazione dei circuiti di potenza
Il circuito di alimentazione è una parte importante di un prodotto elettronico, la progettazione del circuito di alimentazione è direttamente correlata alle prestazioni del prodotto.
Classificazione dei circuiti di alimentazione
I circuiti di alimentazione dei nostri prodotti elettronici comprendono principalmente alimentatori lineari e alimentatori switching ad alta frequenza.In teoria, l'alimentazione lineare è la quantità di corrente di cui l'utente ha bisogno, l'ingresso fornirà quanta corrente;L'alimentatore switching indica la quantità di energia necessaria all'utente e la quantità di energia fornita all'estremità di ingresso.
Schema schematico del circuito di alimentazione lineare
I dispositivi di potenza lineari funzionano in uno stato lineare, come i nostri chip regolatori di tensione comunemente usati LM7805, LM317, SPX1117 e così via.La Figura 1 seguente è il diagramma schematico del circuito di alimentazione regolata LM7805.
Figura 1 Diagramma schematico dell'alimentatore lineare
Dalla figura si può vedere che l'alimentatore lineare è composto da componenti funzionali come raddrizzamento, filtraggio, regolazione della tensione e accumulo di energia.Allo stesso tempo, l'alimentatore lineare generale è un alimentatore con regolazione della tensione in serie, la corrente di uscita è uguale alla corrente di ingresso, I1=I2+I3, I3 è l'estremità di riferimento, la corrente è molto piccola, quindi I1≈I3 .Perché vogliamo parlare della corrente, perché nel design del PCB, la larghezza di ogni linea non è impostata in modo casuale, deve essere determinata in base alla dimensione della corrente tra i nodi nello schema.La dimensione attuale e il flusso di corrente dovrebbero essere chiari per rendere la scheda perfetta.
Schema PCB di alimentazione lineare
Quando si progetta il PCB, il layout dei componenti dovrebbe essere compatto, tutte le connessioni dovrebbero essere le più corte possibile e i componenti e le linee dovrebbero essere disposti in base alla relazione funzionale dei componenti dello schema.Questo diagramma di alimentazione è la prima rettifica, quindi il filtraggio, il filtraggio è la regolazione della tensione, la regolazione della tensione è il condensatore di accumulo dell'energia, dopo aver attraversato il condensatore verso il circuito elettrico successivo.
La Figura 2 è il diagramma PCB del diagramma schematico precedente e i due diagrammi sono simili.L'immagine a sinistra e l'immagine a destra sono leggermente diverse, l'alimentazione nell'immagine a sinistra è direttamente al piedino di ingresso del chip del regolatore di tensione dopo la rettifica, e quindi al condensatore del regolatore di tensione, dove l'effetto di filtraggio del condensatore è molto peggiore , e anche l'output è problematico.L'immagine a destra è bella.Non dobbiamo solo considerare il flusso del problema dell'alimentazione positiva, ma dobbiamo anche considerare il problema del riflusso, in generale, la linea elettrica positiva e la linea di riflusso di terra dovrebbero essere il più vicine possibile l'una all'altra.
Figura 2 Schema PCB dell'alimentatore lineare
Quando si progetta il PCB dell'alimentatore lineare, dovremmo anche prestare attenzione al problema della dissipazione del calore del chip del regolatore di potenza dell'alimentatore lineare, a come arriva il calore, se l'estremità anteriore del chip del regolatore di tensione è 10 V, l'estremità di uscita è 5 V, e la corrente di uscita è 500 mA, quindi c'è una caduta di tensione di 5 V sul chip del regolatore e il calore generato è di 2,5 W;Se la tensione di ingresso è 15 V, la caduta di tensione è 10 V e il calore generato è 5 W, pertanto è necessario riservare spazio sufficiente per la dissipazione del calore o un dissipatore di calore ragionevole in base alla potenza di dissipazione del calore.L'alimentazione lineare viene generalmente utilizzata in situazioni in cui la differenza di pressione è relativamente piccola e la corrente è relativamente piccola, altrimenti utilizzare il circuito di alimentazione a commutazione.
Esempio di schema di circuito di alimentazione switching ad alta frequenza
L'alimentatore switching consiste nell'utilizzare il circuito per controllare il tubo di commutazione per l'accensione e l'interruzione ad alta velocità, generare una forma d'onda PWM, attraverso l'induttore e il diodo a corrente continua, l'uso della conversione elettromagnetica del modo per regolare la tensione.Alimentatore a commutazione, alta efficienza, basso calore, generalmente utilizziamo il circuito: LM2575, MC34063, SP6659 e così via.In teoria, l'alimentatore switching è uguale su entrambe le estremità del circuito, la tensione è inversamente proporzionale e la corrente è inversamente proporzionale.
Figura 3 Diagramma schematico del circuito di alimentazione switching LM2575
Schema PCB dell'alimentatore switching
Quando si progetta il PCB dell'alimentatore switching, è necessario prestare attenzione a: il punto di ingresso della linea di retroazione e il diodo a corrente continua sono a chi viene fornita la corrente continua.Come si può vedere dalla Figura 3, quando U1 è acceso, la corrente I2 entra nell'induttore L1.La caratteristica dell'induttore è che quando la corrente scorre attraverso l'induttore, non può essere generata all'improvviso, né può scomparire all'improvviso.Il cambiamento di corrente nell'induttore ha un processo temporale.Sotto l'azione della corrente pulsata I2 che scorre attraverso l'induttanza, parte dell'energia elettrica viene convertita in energia magnetica e la corrente aumenta gradualmente, ad un certo punto il circuito di controllo U1 spegne I2, a causa delle caratteristiche dell'induttanza, il la corrente non può scomparire all'improvviso, in questo momento il diodo funziona, prende il sopravvento sulla corrente I2, quindi è chiamato diodo a corrente continua, si può vedere che il diodo a corrente continua viene utilizzato per l'induttanza.La corrente continua I3 parte dall'estremità negativa di C3 e scorre nell'estremità positiva di C3 attraverso D1 e L1, il che equivale a una pompa, utilizzando l'energia dell'induttore per aumentare la tensione del condensatore C3.Esiste anche il problema del punto di ingresso della linea di feedback del rilevamento della tensione, che dovrebbe essere riportato al punto dopo il filtraggio, altrimenti l'ondulazione della tensione di uscita sarà maggiore.Questi due punti vengono spesso ignorati da molti dei nostri progettisti PCB, pensando che lì la stessa rete non sia la stessa, in realtà il luogo non è lo stesso e l'impatto sulle prestazioni è eccezionale.La Figura 4 è lo schema PCB dell'alimentatore switching LM2575.Vediamo cosa c'è che non va nel diagramma sbagliato.
Figura 4 Schema PCB dell'alimentatore switching LM2575
Perché vogliamo parlare del principio dello schema in dettaglio, perché lo schema contiene molte informazioni sul PCB, come il punto di accesso del pin del componente, la dimensione attuale della rete di nodi, ecc., vedere lo schema, progettazione del PCB non è un problema.I circuiti LM7805 e LM2575 rappresentano rispettivamente il tipico layout circuitale dell'alimentatore lineare e dell'alimentatore switching.Quando si realizzano PCB, il layout e il cablaggio di questi due schemi PCB sono direttamente sulla linea, ma i prodotti sono diversi e il circuito stampato è diverso, che viene adattato in base alla situazione reale.
Tutti i cambiamenti sono inseparabili, quindi il principio del circuito di alimentazione e il modo in cui è così la scheda, e ogni prodotto elettronico è inseparabile dall'alimentatore e dal suo circuito, quindi, impara i due circuiti, anche l'altro è compreso.
Orario di pubblicazione: 04-lug-2023