電子設計 - 電源回路PCB基板の設計原理

本文は電源回路PCBの設計に影響する要素を紹介し、その設計原則を述べた。電力回路の設計要件は通常の回路よりも厳しい。回路基板の設計が適切でない場合、大量の電力が回路基板上を伝送すると、事故を起こしやすく、極めて深刻な結果をもたらし、けが人を出すこともあります。回路電力が低く、信号立ち上がり時間が小さく、信号レベルが大きい場合、配電システムに対する要求はあまり厳しくない、しかし、これらの要因が変化すると、電力需要が増加し、重視される必要があります。回路基板の電力分配と部品の放熱問題を解決するために有効な方法を見つけるために。電源回路PCBボードを設計する際には、以下の点に注意する必要があります。

1.高電力回路と低電力回路の分離

回路中の電流が3 Aより小さい場合は低電力回路であり、回路中の電流が3 Aより大きい場合は高電力回路である。一般に、能動高出力電子部品を制御するために、実行可能な低電力レベル制御回路が使用される。例えば、TTL回路が5 Vで動作している場合、電流が1 A未満であれば、サイリスタのオンを制御し、50 Aまでの電流を発生させることができる。一般に、電力調整回路及びその制御する回路は、同じ回路基板上に設計することができる。

図1は簡単なサイリスタ整流器制御回路を示している。絶縁パルス変圧器は制御回路ではなく、回路基板の大電力回路に実装されていることがわかります。これは、その二次コイルが大電力サイリスタ整流器制御回路を駆動するために使用されているからです。低電力回路と高電力回路が同じ回路基板上に設計されていると、電力回路と制御回路との間に容量とインダクタンス結合が発生し、機器故障の原因となる。したがって、低電力回路と高電力回路は異なる回路基板上に設計されるべきである。

2.PCB基板材料の厚さ

電力回路装置は通常、一定量の熱を消散するために適切な放熱器を必要とする。ヒートシンクが基板に直接取り付けられると、基板全体が同じ温度に上昇します。したがって、基板の選択はデバイスの連続動作に耐えることができなければならず、一般にエポキシガラス積層板が使用されている。最も一般的な圧力板の厚さは1.6 mmである。パルス変圧器、ヒートシンク、チョークコイルなどの重い部品を取り付ける必要がある場合、圧力板の厚さは2.4 mmまたは3.2 mmを選択します。ヒートシンクが貼り付け形式で印刷できるようになりました。

3.銅箔の厚み

低出力回路は、銅箔厚が36 umの銅被覆積層板を使用することが好ましく、高出力回路は、通常、銅箔厚が70 umの銅被覆積層板を使用する。特定の回路では、銅箔の厚さが105の銅被覆積層板を選択することもできます。

四、導線幅

電源回路PCB基板を設計する場合、基板表面に使用可能な銅箔は大電流導線として十分に使用されるべきである。その製造方法は、まずリード間の距離を決定し、それから残りの銅箔をリードとして分配することである。大電流を伝送する導線は、線幅の大きい導線を選択しなければならない。そのため、回路基板内のワイヤに最も発生する可能性が高い電流障害と最も発生しやすい問題を特定し、ワイヤが限界電流に耐えられることを特定するために、回路内の電流を分析する必要がある。そうでない場合は、ワイヤの幅をできるだけ増やす必要があります。

5.大電流による電圧降下

電源回路では、回路基板のリード線にある大きな電流がかなりの電圧降下を引き起こす。したがって、これらの大きな負荷電圧降下をできるだけ低く回避すべきである。これらの負荷電流が回路基板を通過しなければならず、迂回できない場合は、ワイヤを設計する際に、これらの大きな電圧降下が回路の正常な機能に影響しないことを確保する必要があります。

六、放熱問題

基板上の発熱には主に2つのソースがあります。基板自体とそれに取り付けられたコンポーネントです。各システム（とコンポーネント）には最高動作温度があるので、境界を超えないようにしなければなりません。ヒートシンクの使用、強制排気冷却、コンポーネントのレイアウト、および回路基板の水平または垂直取り付けは、回路基板とそのコンポーネントの温度に影響します。現在のEDAツールは、電流と発熱との関係に基づいて迅速かつ正確に熱分析を行うことができる。SPICEなどの適切な回路シミュレーションプログラムは、静的および動的発熱をシミュレーションすることができます。

七、結論

本文は電源回路のPCB設計原理の紹介にすぎない。もちろん、知識には限りがあり、偏見は避けられない。私の不足点を直してください。