Conception électronique - Conception PCB pour modules d'alimentation

Les circuits d'alimentation sont une partie importante de l'électronique. La conception du circuit d'alimentation a un impact direct sur les performances du produit.

Classification des circuits d'alimentation

Le circuit d'alimentation de l'usine de PCB comprend principalement une alimentation linéaire et une alimentation à découpage haute fréquence. En théorie, l'alimentation linéaire est la quantité de courant dont l'utilisateur a besoin et la quantité de courant qu'il doit fournir à l'entrée; L'alimentation à découpage est la puissance dont l'utilisateur a besoin et la puissance fournie à l'entrée.

Exemple de schéma de circuit d'alimentation linéaire

L'équipement d'alimentation d'alimentation linéaire fonctionne dans un état linéaire, comme notre puce de régulateur de tension habituelle lm7805, lm317, spx1117, etc. l'alimentation linéaire est composée de composants fonctionnels tels que le redressement, le filtrage, la régulation de tension, le stockage d'énergie, etc. Dans le même temps, l'alimentation linéaire couramment utilisée est une alimentation stabilisée en série, le courant de sortie est égal au courant d'entrée, i1 = I2 + I3, I3 est la borne de référence, le courant est faible, donc i1â I3. La raison pour laquelle nous parlons de courant est que la largeur de chaque ligne n'est pas définie aléatoirement lors de la conception du PCB, mais est déterminée en fonction du courant entre les nœuds du composant dans le schéma (consultez le tableau "épaisseur de cuivre et de platine, largeur de ligne et relation de courant pour la conception de PCB"). La taille et la direction du courant doivent être déterminées pour que la carte soit juste bonne.

Schéma PCB d'alimentation linéaire

Lors de la conception d'un PCB, la disposition des éléments doit être compacte, toutes les connexions doivent être aussi courtes que possible, et les éléments et les traces doivent être disposés conformément aux relations fonctionnelles des éléments de principe. Dans ce diagramme d'alimentation, la tension est redressée, filtrée et filtrée avant d'être stabilisée. Après stabilisation de la tension, on utilise un condensateur de stockage d'énergie. Après le passage du condensateur à travers le condensateur, la puissance est utilisée pour les circuits suivants.

Lors de la conception d'un PCB d'alimentation linéaire, il convient également de prêter attention au problème de dissipation thermique de la puce de régulateur de puissance de l'alimentation linéaire. Comment vient la chaleur? Si la tension à l'avant de la puce du régulateur est de 10 V, la sortie est de 5 V et le courant de sortie est de 500 ma, c'est dans la puce du régulateur. La chute de tension est de 5 V et la chaleur produite est de 2,5 W; Si la tension d'entrée est de 15V, la chute de tension est de 10v et la chaleur produite est de 5W. Par conséquent, notre disposition est de réserver suffisamment d'espace de dissipation de chaleur ou un radiateur raisonnable en fonction de la puissance de dissipation de chaleur. Les alimentations linéaires sont généralement utilisées lorsque la différence de tension est relativement faible et que le courant est relativement faible, sinon veuillez passer à un circuit d'alimentation à découpage.

Exemple de schéma de circuit d'alimentation à découpage haute fréquence

L'alimentation à découpage est par l'inductance et la diode de roue libre, l'utilisation de circuits pour contrôler les tubes de commutation pour la conduction et l'arrêt à grande vitesse, la génération de formes d'onde PWM et l'utilisation de méthodes de conversion de puissance électromagnétique pour réguler la tension. L'alimentation à découpage a une puissance élevée, un rendement élevé et une faible chaleur. Les circuits que nous utilisons habituellement sont: lm2575, mc34063, sp6659, etc. en théorie, les alimentations à découpage ont la même puissance aux deux extrémités du circuit, la tension est inversement proportionnelle et le courant est inversement proportionnel.

Lors de la conception d'un PCB d'alimentation à découpage, il convient de noter: le point d'introduction de la ligne de rétroaction et qui est la diode de roue libre. On voit sur la figure 3 que lorsque U1 est passant, un courant I2 pénètre dans l'inductance L1. La caractéristique d'un inducteur est que le courant n'apparaît pas ou ne disparaît pas soudainement lorsqu'il traverse l'inducteur. Il y a un processus temporel dans la variation du courant dans l'inducteur. Sous l'effet du courant pulsé I2 traversant l'inductance, une partie de l'énergie électrique est convertie en énergie magnétique et le courant augmente progressivement. A un certain moment, le circuit de commande U1 ouvre I2. En raison des caractéristiques de l'inductance, le courant ne peut pas disparaître soudainement et la diode fonctionne à ce moment - là. Elle prend en charge le courant I2 et est donc appelée diode de roue libre. On voit que la diode de roue libre est utilisée pour l'inductance. Le courant de roue libre I3 commence à la borne négative de C3 et passe à la borne positive de C3 après D1 et L1. C'est l'équivalent d'une pompe à eau qui utilise l'énergie de l'inductance pour augmenter la tension du condensateur C3.

Il y a aussi le problème des points d'introduction dans la ligne de rétroaction de la détection de tension, qui devrait être rétroaction après le filtrage, sinon l'ondulation de tension de sortie sera plus grande. Ces deux points sont souvent négligés par beaucoup de nos concepteurs de PCB qui pensent que les endroits où le même réseau est connecté sont différents. En fait, les emplacements de connexion sont différents et l'impact sur les performances est également important. La figure 4 est un schéma PCB de l'alimentation à découpage lm2575. Regardons les mauvaises images.

Pourquoi avons - nous besoin d'expliquer le principe du schéma en détail, car le schéma contient beaucoup d'informations sur le dessin d'un PCB, telles que les points d'accès des broches des composants, la taille actuelle du réseau de nœuds, etc., après avoir vu le schéma clairement, la conception du PCB n'est pas un problème. Les circuits lm7805 et lm2575 représentent des circuits de disposition typiques pour les alimentations linéaires et à découpage, respectivement. Lors de la fabrication d'un PCB, vous pouvez suivre directement la disposition et le câblage de ces deux diagrammes de PCB, mais le produit est différent et la carte est différente. S'adapter à la situation réelle.

Le principe et la méthode de mise en page du circuit d'alimentation sont les mêmes, chaque produit électronique ne peut pas se passer de l'alimentation et de ses circuits. Ainsi, après avoir appris ces deux circuits, les autres circuits sont également clairs. Levez la poitrine.