Conception électronique - Principe de conception du circuit d'alimentation PCB board

Cet article décrit les facteurs qui influencent la conception de circuits de puissance PCB et expose ses principes de conception. Les exigences de conception des circuits de puissance sont plus strictes que celles des circuits ordinaires. Si la carte n'est pas conçue correctement, il est facile de déclencher un accident lorsque de grandes quantités d'électricité sont transmises sur la carte, avec des conséquences extrêmement graves et même des blessures. Si la puissance du circuit est faible, le temps de montée du signal est faible et le niveau du signal est élevé, les exigences du système de distribution ne sont pas très strictes; Cependant, si ces facteurs changent, la demande de puissance augmentera, ce qui nécessite une attention particulière.afin de trouver une solution efficace aux problèmes de distribution de puissance de la carte et de dissipation thermique des composants. Plusieurs aspects suivants doivent être pris en compte lors de la conception d'une carte PCB de circuit d'alimentation.

1. Séparation des circuits de haute puissance et des circuits de faible puissance

Circuit de faible puissance si le courant dans le circuit est inférieur à 3a, circuit de forte puissance si le courant dans le circuit est supérieur à 3a. Typiquement, on utilise un circuit de commande de niveau de faible puissance réalisable pour contrôler les composants électroniques actifs de forte puissance. Par example, lorsque le circuit TTL fonctionne à 5V, si le courant est inférieur à 1a, il est possible de commander le Thyristor pour qu'il soit passant et génère un courant allant jusqu'à 50A. D'une manière générale, les circuits de régulation de puissance et les circuits qu'ils commandent peuvent être conçus sur une même carte.

La figure 1 représente un simple circuit de commande de redresseur à thyristors. On voit que le transformateur d'impulsions isolé est monté dans le circuit de forte puissance de la carte et non dans le circuit de commande, car sa bobine secondaire sert à piloter le circuit de commande du redresseur à thyristors de forte puissance. Si un circuit de faible puissance et un circuit de forte puissance sont conçus sur la même carte, un couplage capacitif et inductif se produit entre le circuit de puissance et le circuit de commande, ce qui entraîne une défaillance de l'appareil. Par conséquent, les circuits de faible puissance et les circuits de forte puissance doivent être conçus sur des cartes différentes.

2. Épaisseur du matériau du substrat PCB

Un dispositif de circuit de puissance nécessite généralement un radiateur approprié pour dissiper une certaine quantité de chaleur. Si le radiateur est monté directement sur la carte, l'ensemble de la carte s'élèvera à la même température. Le choix du substrat doit donc permettre de résister au fonctionnement continu du dispositif et on utilise généralement un stratifié de verre époxy. L'épaisseur de la plaque de pression la plus couramment utilisée est de 1,6 MM. Lorsque des composants plus lourds doivent être installés, tels que des transformateurs d'impulsion, des radiateurs, des selfs, etc., l'épaisseur de la plaque de pression est choisie de 2,4 mm ou 3,2 mm. Maintenant, les radiateurs peuvent être imprimés sous forme collée.

3. Épaisseur de feuille de cuivre

Pour les circuits de faible puissance, il est préférable d'utiliser une feuille de cuivre recouverte d'une épaisseur de feuille de cuivre de 36 µm, tandis que pour les circuits de forte puissance, on utilise généralement une feuille de cuivre recouverte d'une épaisseur de feuille de cuivre de 70 µm. Pour certains circuits spéciaux, vous pouvez également opter pour un stratifié recouvert de cuivre avec une épaisseur de feuille de cuivre de 105.

Quatrièmement, la largeur du fil

Lors de la conception d'une carte PCB de circuit d'alimentation, la Feuille de cuivre disponible sur la surface de la carte devrait être suffisamment utilisée comme fil de courant élevé. Sa méthode de production consiste à déterminer d'abord la distance entre les fils, puis à distribuer le reste de la Feuille de cuivre en tant que fil. Les conducteurs qui transportent un courant important doivent choisir ceux qui ont une plus grande largeur de ligne. Il est donc nécessaire d'effectuer une analyse du courant dans le circuit pour déterminer les défauts de courant les plus probables et les problèmes les plus susceptibles de survenir avec les fils dans la carte et pour déterminer que les fils sont capables de résister à des courants limites. Si ce n'est pas le cas, il est nécessaire d'augmenter la largeur du fil autant que possible.

5. Chute de tension causée par un courant élevé

Dans un circuit d'alimentation, un courant important dans les fils de la carte peut entraîner une chute de tension considérable. Ces fortes chutes de tension de charge doivent donc être évitées aussi bas que possible. Si ces courants de charge doivent traverser la carte et ne peuvent pas être contournés, lors de la conception des fils, il est nécessaire de s'assurer que ces chutes de tension importantes n'affectent pas le fonctionnement normal du circuit.

Sixièmement, le problème de la dissipation de chaleur

Il y a deux principales sources de chaleur sur la carte: la carte elle - même et les composants qui y sont montés. Chaque système (et composant) a une température maximale de fonctionnement, il est donc essentiel de s'assurer que la température ne dépasse pas les limites. L'utilisation de radiateurs, le refroidissement forcé des gaz d'échappement, l'agencement des composants et le montage horizontal ou vertical de la carte peuvent tous influer sur la température de la carte et de ses composants. Les outils EDA actuels permettent une analyse thermique rapide et précise en fonction de la relation entre le courant et la production de chaleur. Tout programme de simulation de circuit correspondant, tel que spice, peut simuler la production de chaleur statique et dynamique.

Vii. Conclusion

Cet article est juste une introduction aux principes de conception de PCB pour les circuits d'alimentation. Bien sûr, après tout, la connaissance est limitée et il y a inévitablement des préjugés. Veuillez corriger mes lacunes.