Elektronisches Design - Das Designprinzip der Leistungsschaltung PCB-Leiterplatte

Dieser Artikel stellt die Faktoren vor, die die PCB-Design von Stromkreisen, und erarbeitet seine Gestaltungsprinzipien. Die Konstruktionsanforderungen von Stromkreisen sind strenger als gewöhnliche Stromkreise. Wenn die Leiterplatte ist nicht richtig konstruiert, wenn eine große Menge an Energie auf die Leiterplatte, es ist leicht, Unfälle zu verursachen, mit äußerst schwerwiegenden Folgen, und sogar verletzendes Personal. Wenn der Stromkreis eine geringe Leistung hat, kleine Signalanstiegszeit und großer Signalpegel, die Anforderungen an das Stromverteilungssystem sind nicht sehr streng; jedoch, wenn diese Faktoren geändert werden, der Strombedarf steigt, Um eine wirksame Lösung der Probleme der Leiterplatte Energieverteilung und Wärmeableitung der Komponenten. Notwendigkeit, die folgenden Aspekte beim Entwurf der Stromkreis-Leiterplatte zu beachten.

1. Trennung von Stromkreisen mit hoher Leistung und Stromkreisen mit geringer Leistung

Wenn der Strom in der Schaltung kleiner als 3A ist, ist es ein Stromkreis mit geringer Leistung, und wenn der Strom in der Schaltung mehr als 3A ist, ist es ein Stromkreis mit hoher Leistung. Verwenden Sie üblicherweise praktikable Low-Power-Level-Regelkreise, um aktive Hochleistungs-elektronische Komponenten zu steuern. Wenn beispielsweise die TTL-Schaltung bei 5V arbeitet, wenn der Strom kleiner als 1A ist, kann der Thyristor gesteuert werden, um bis zu 50A Strom einzuschalten und zu erzeugen. Normalerweise können die Leistungsregelschaltung und die Schaltung, die sie steuert, auf derselben Leiterplatte ausgelegt werden.

Abbildung 1 zeigt einen einfachen Thyristor-Gleichrichter-Steuerkreis. Es ist zu sehen, dass der isolierende Impulstransformator im Hochleistungskreis des Leiterplatte anstelle des Steuerkreises, weil ihre Sekundärspule zum Antrieb des Hochleistungs-Thyristorgleichrichter-Steuerkreises verwendet wird. Wenn die Low-Power-Schaltung und die High-Power-Schaltung auf dem gleichen Leiterplatte, Eine kapazitive und induktive Kopplung zwischen Stromkreis und Steuerkreis erfolgt, Ursache einer Fehlfunktion des Geräts. Daher, Low-Power-Schaltungen und High-Power-Schaltungen sollten auf verschiedenen Leiterplattes.

2. PCB-Substratmaterial Dicke

Stromkreisgeräte benötigen normalerweise einen geeigneten Kühlkörper, um eine bestimmte Menge Wärme abzuleiten. Wenn der Kühlkörper direkt auf der Platine montiert ist, steigt die gesamte Platine auf die gleiche Temperatur an. Daher muss die Wahl des Substrats dem Dauerbetrieb der Vorrichtung standhalten können, und Epoxidglaslaminate werden in der Regel verwendet. Die am häufigsten verwendete Druckplattendicke ist 1.6mm. Wenn schwerere Komponenten installiert werden müssen, wie Impulstransformatoren, Heizkörper, Drosseln usw., wird die Druckplattendicke auf 2,4mm oder 3,2mm gewählt. Jetzt kann der Heizkörper in Form von Pastenauftrag gedruckt werden.

3. Dicke der Kupferfolie

Es ist am besten, ein kupferplattiertes Laminat mit einer Kupferfoliendicke von 36um für Stromkreise mit geringer Leistung zu verwenden, während ein kupferplattiertes Laminat mit einer Kupferfoliendicke von 70um normalerweise für Hochleistungsschaltungen verwendet wird. Für einige spezielle Schaltungen können Sie auch ein kupferplattiertes Laminat mit einer Kupferfoliendicke von 105 wählen.

Viertens, Drahtbreite

Beim Entwerfen einer Stromkreis-Leiterplatte sollte die verfügbare Kupferfolie auf der Oberfläche der Leiterplatte vollständig als großer Stromdraht verwendet werden. Seine Herstellungsmethode besteht darin, zuerst den Abstand zwischen den Drähten zu bestimmen und dann die verbleibende Kupferfolie als Drähte zu verteilen. Drähte, die große Ströme übertragen, sollten mit einer größeren Leitungsbreite ausgewählt werden. Daher ist es notwendig, den Strom in der Schaltung zu analysieren, um den wahrscheinlichsten Stromausfall und den anfälligsten für Probleme des Drahtes in der Leiterplatte zu bestimmen, und festzustellen, dass der Draht Grenzstrom widerstehen kann. Wenn dies nicht der Fall ist, ist es notwendig, die Breite des Drahtes so weit wie möglich zu erhöhen.

5. Spannungsabfall verursacht durch hohen Strom

In Stromkreisen können große Ströme in den Leiterplattendrähten erhebliche Spannungsabfälle verursachen. Daher sollten diese großen Lastspannungsverluste so gering wie möglich vermieden werden. Wenn diese Lastströme durch die Leiterplatte gehen müssen und nicht umgangen werden können, ist es notwendig, sicherzustellen, dass diese großen Spannungsabfälle die normale Funktion der Schaltung beim Entwurf der Drähte nicht beeinträchtigen.

Sechstens: Fragen der Wärmeableitung

Es gibt zwei Hauptquellen der Wärmeerzeugung auf dem Leiterplatte: die Leiterplatte sich selbst und die darauf montierten Komponenten. Every system (and component) has a maximum operating temperature, so muss sichergestellt werden, dass die Temperatur die Grenze nicht überschreitet. Der Einsatz von Heizkörpern, Zwangskühlung des Abgases, das Layout der Bauteile, und die horizontale oder vertikale Installation der Leiterplatte die Temperatur des Leiterplatte und seine Komponenten. Die aktuellen EDA-Werkzeuge können schnell und präzise thermische Analysen durchführen, basierend auf der Beziehung zwischen Strom und Wärmeerzeugung. Any corresponding circuit simulation program (such as SPICE) can simulate static and dynamic heat generation.

Sieben, schlussfolgerung

Dieser Artikel ist nur eine Einführung in die PCB-Design-Prinzipien von Stromkreisen. Natürlich ist das Wissen schließlich begrenzt, und es ist unvermeidlich, dass es einige Vorurteile gibt. Bitte korrigieren Sie mich für die Unzulänglichkeiten.