Дизайн PCB - Принцип проектирования платы PCB цепи питания

В этой статье описываются факторы, влияющие на конструкцию PCB силовых цепей, и излагаются принципы их проектирования. Требования к конструкции силовых цепей более строги, чем к обычным схемам. Если монтажная плата спроектирована неправильно, когда большое количество электроэнергии передается по монтажной плате, это может легко спровоцировать аварию с чрезвычайно серьезными последствиями и даже привести к травмам людей. Если мощность схемы низкая, время подъема сигнала малое, уровень сигнала большой, требования к распределительной системе не очень строгие; Однако, если эти факторы изменятся, потребность в мощности будет увеличиваться, что требует внимания. Чтобы найти эффективные способы решения проблемы распределения мощности платы и охлаждения компонентов. При проектировании PCB - платы схемы электропитания необходимо обратить внимание на следующие аспекты.

1. Разделение цепей высокой и низкой мощности

Если ток в цепи меньше 3А, это схема низкой мощности, а если ток в цепи больше 3А, то схема высокой мощности. Как правило, для управления активными мощными электронными элементами используются жизнеспособные схемы управления уровнем малой мощности. Например, когда схема TTL работает в 5В, если ток меньше 1А, можно управлять прохождением тиристора и генерировать ток до 50А. Как правило, схемы регулирования мощности и схемы управления ими могут быть сконструированы на одной и той же плате.

На рисунке 1 показана простая схема управления тиристорным выпрямителем. Можно видеть, что изоляционные импульсные трансформаторы устанавливаются в мощных схемах монтажных плат, а не в схемах управления, поскольку их вторичные катушки используются для привода цепей управления мощными тиристорами. Если схемы низкой и высокой мощности спроектированы на одной и той же плате, между цепями мощности и цепями управления возникает конденсаторная и индуктивная связь, что приводит к сбою оборудования. Поэтому схемы низкой и высокой мощности должны быть спроектированы на разных платах.

Толщина материала PCB

Устройства силовых цепей обычно требуют подходящего радиатора для рассеивания определенного количества тепла. Если радиатор установлен непосредственно на монтажной плате, вся плата поднимется до той же температуры. Поэтому выбор подложки должен выдерживать непрерывную работу устройства и, как правило, использовать эпоксидные стеклянные пластины. Наиболее часто используемая толщина пластины составляет 1,6 мм. Когда требуется установка более тяжелых деталей, таких как импульсный трансформатор, радиатор, дроссель и т. Д. Толщина пластины выбирается 2,4 мм или 3,2 мм. Теперь радиатор может быть напечатан в виде вставки.

3. Толщина медной фольги

В схемах малой мощности лучше всего использовать медный слой с толщиной фольги 36um, в то время как в схемах высокой мощности обычно используется медный слой с толщиной фольги 70um. Для некоторых специальных схем вы также можете выбрать медный слой с толщиной фольги 105.

IV. Ширина провода

При проектировании платы PCB схемы питания медная фольга, доступная на поверхности платы, должна быть полностью использована в качестве провода большого тока. Метод производства состоит в том, чтобы сначала определить расстояние между проводами, а затем распределить оставшуюся медную фольгу в качестве провода. Провод для передачи большого тока должен выбирать провод с большей шириной линии. Поэтому необходимо проанализировать ток в цепи, чтобы определить наиболее вероятные электрические сбои и наиболее подверженные проблемам провода в монтажной плате, а также определить, может ли провод выдерживать предельный ток. Если это не так, необходимо максимально увеличить ширину провода.

Снижение напряжения при большом токе

В цепи питания большой ток в проводе платы может привести к значительному падению напряжения. Поэтому эти большие падения напряжения нагрузки следует избегать как можно ниже. Если эти нагруженные токи должны проходить через монтажную плату и не могут быть обойдены, при проектировании проводов необходимо убедиться, что эти большие падения напряжения не влияют на нормальное функционирование схемы.

VI. ПРОБЛЕМА ОБРАЗОВАНИЯ

Существует два основных источника тепла на платах: сама плата и установленные на ней компоненты. Каждая система (и сборка) имеет максимальную рабочую температуру, поэтому необходимо убедиться, что температура не превышает границы. Использование радиаторов, принудительное охлаждение выхлопных газов, компоновка компонентов и горизонтальная или вертикальная установка плат влияют на температуру плат и их компонентов. Современные инструменты EDA позволяют проводить быстрый и точный тепловой анализ в зависимости от соотношения между током и теплотой. Любая соответствующая программа моделирования схемы (например, SPICE) может имитировать статическое и динамическое нагревание.

VII. ВЫВОДЫ

Эта статья представляет собой только введение в принцип проектирования PCB цепи питания. Конечно, знание, в конце концов, ограничено, и неизбежно будут некоторые предрассудки. Пожалуйста, исправьте мои недостатки.