Progettazione PCB - Progettazione PCB del modulo di alimentazione

Il circuito di alimentazione è una parte importante di un prodotto elettronico. La progettazione del circuito di alimentazione influisce direttamente sulle prestazioni del prodotto.

Classificazione dei circuiti di alimentazione

Il circuito di alimentazione della fabbrica PCB comprende principalmente l'alimentazione lineare e l'alimentazione di commutazione ad alta frequenza. In teoria, l'alimentazione lineare è quanta corrente ha bisogno l'utente, quanta corrente deve fornire l'estremità di ingresso; l'alimentazione di commutazione è la quantità di energia necessaria all'utente, la quantità di energia fornita dall'estremità di ingresso.

Esempio schematico del circuito di alimentazione lineare

I dispositivi di alimentazione lineare funzionano in uno stato lineare, come i nostri chip di regolatore di tensione comunemente usati LM7805, LM317, SPX1117, ecc L'alimentazione lineare è composta da componenti funzionali come rettifica, filtraggio, stabilizzazione di tensione e stoccaggio di energia. Allo stesso tempo, l'alimentazione lineare generalmente utilizzata è un alimentatore stabilizzato in serie, la corrente di uscita è uguale alla corrente in ingresso, I1=I2+I3, I3 è il terminale di riferimento e la corrente è molto piccola, quindi I1âˆI3. Il motivo per cui parliamo di corrente è che la larghezza di ogni linea non è impostata casualmente durante la progettazione del PCB, ma è determinata in base alla corrente tra i nodi dei componenti nello schema (controllare "PCB Design Copper and Platinum Thickness, Line Width and Current relationship table"). L'ampiezza e la direzione della corrente devono essere chiarite in modo che la scheda sia giusta.

Diagramma PCB di alimentazione lineare

Durante la progettazione del PCB, il layout dei componenti dovrebbe essere compatto, tutte le connessioni dovrebbero essere il più brevi possibile e i componenti e le tracce dovrebbero essere disposti in base alla relazione funzionale dei componenti schematici. In questo diagramma di alimentazione, viene rettificato, filtrato e filtrato prima che la tensione sia stabilizzata. Dopo che la tensione è stabilizzata, viene utilizzato il condensatore di accumulo di energia. Dopo che il condensatore scorre attraverso il condensatore, la potenza viene utilizzata per i circuiti successivi.

Quando si progetta un PCB di alimentazione lineare, si dovrebbe anche prestare attenzione al problema di dissipazione del calore del chip regolatore di potenza dell'alimentazione lineare. Come viene il calore? Se la tensione front-end del chip regolatore è 10V, il terminale di uscita è 5V e la corrente di uscita è 500mA, allora è nel chip regolatore. C'è una caduta di tensione di 5V e il calore generato è 2.5W; Se la tensione in ingresso è 15V, la caduta di tensione è 10V e il calore generato è 5W. Pertanto, il nostro layout è quello di riservare abbastanza in base al potere di dissipazione del calore Spazio di raffreddamento o dissipatore di calore ragionevole. L'alimentazione lineare è generalmente utilizzata nelle occasioni in cui la differenza di tensione è relativamente piccola e la corrente è relativamente piccola, altrimenti, si prega di passare al circuito di alimentazione di commutazione.

Esempi di diagramma schematico del circuito di alimentazione switching ad alta frequenza

L'alimentazione elettrica di commutazione deve utilizzare il circuito per controllare il tubo di commutazione per condurre l'accensione e lo spegnimento ad alta velocità, per generare la forma d'onda PWM, attraverso l'induttore e il diodo freewheeling e utilizzare il metodo di conversione di potenza elettromagnetica per regolare la tensione. L'alimentazione elettrica di commutazione ha alta potenza, alta efficienza e basso calore. I circuiti che usiamo generalmente sono: LM2575, MC34063, SP6659, ecc In teoria, l'alimentazione di commutazione ha la stessa potenza ad entrambe le estremità del circuito, la tensione è inversamente proporzionale e la corrente è inversamente proporzionale.

Quando si progetta un PCB di alimentazione di commutazione, i punti a cui è necessario prestare attenzione sono: il punto di ingresso della linea di feedback e chi è il diodo freewheeling per freewheeling. Si può vedere dalla Figura 3 che quando U1 è acceso, la corrente I2 entra nell'induttore L1. La caratteristica dell'induttore è che la corrente non può verificarsi improvvisamente o scomparire quando la corrente scorre attraverso l'induttore. C'è un corso temporale per il cambiamento corrente nell'induttore. Sotto l'azione della corrente di impulso I2 che scorre attraverso l'induttore, parte dell'energia elettrica viene convertita in energia magnetica e la corrente aumenta gradualmente. A un certo momento, il circuito di controllo U1 spegne I2. A causa delle caratteristiche dell'induttanza, la corrente non può scomparire improvvisamente e il diodo funziona in questo momento Prende il controllo dell'attuale I2, quindi è chiamato un diodo a ruota libera. Si può vedere che il diodo freewheeling è per l'induttore. La corrente a ruota libera I3 parte dal terminale negativo di C3 e sfocia nel terminale positivo di C3 dopo D1 e L1. Ciò equivale ad una pompa dell'acqua, utilizzando l'energia dell'induttanza per aumentare la tensione del condensatore C3.

C'è anche il problema dell'introduzione di punti nella linea di feedback del rilevamento della tensione, che dovrebbe essere alimentata dopo il filtraggio, altrimenti l'ondulazione della tensione di uscita sarà maggiore. Questi due punti sono spesso trascurati da molti dei nostri progettisti PCB, pensando che la stessa rete non è la stessa dove è collegata. Infatti, il luogo di connessione è diverso e l'impatto sulle prestazioni è grande. La figura 4 è il diagramma PCB dell'alimentatore di commutazione LM2575. Diamo un'occhiata alla foto sbagliata.

Perché dobbiamo spiegare il principio del diagramma schematico in dettaglio, perché il diagramma schematico contiene molte informazioni sul disegno del PCB, come il punto di accesso del pin del componente, la dimensione corrente della rete del nodo, ecc., dopo aver visto chiaramente il diagramma schematico, il design del PCB non è un problema. I circuiti LM7805 e LM2575 rappresentano rispettivamente il circuito di layout tipico dell'alimentazione lineare e dell'alimentazione switching. Quando si crea un PCB, è possibile seguire direttamente il layout e il cablaggio di questi due diagrammi PCB, ma il prodotto è diverso e anche il circuito stampato è diverso. Regolare in base alla situazione reale.

Il principio del circuito di alimentazione e il metodo di layout sono gli stessi e ogni prodotto elettronico è inseparabile dall'alimentazione e dal suo circuito. Quindi, dopo aver imparato questi due circuiti, anche gli altri sono chiari. Petto fuori.