Kodėl reikia mokytis maitinimo grandinės projektavimo
Maitinimo grandinė yra svarbi elektroninio gaminio dalis, maitinimo grandinės konstrukcija yra tiesiogiai susijusi su gaminio veikimu.
Maitinimo grandinių klasifikacija
Mūsų elektroninių gaminių maitinimo grandinės daugiausia apima linijinius maitinimo šaltinius ir aukšto dažnio perjungiamuosius maitinimo šaltinius. Teoriškai linijinis maitinimas yra tai, kiek srovės reikia vartotojui, įvestis suteiks kiek srovės; Perjungiamasis maitinimo šaltinis nurodo, kiek energijos reikia vartotojui ir kiek galios tiekiama įvesties gale.
Linijinio maitinimo grandinės schema
Linijinės galios įrenginiai veikia linijinėje būsenoje, pavyzdžiui, mūsų dažniausiai naudojami įtampos reguliatoriaus lustai LM7805, LM317, SPX1117 ir pan. 1 paveiksle yra LM7805 reguliuojamo maitinimo grandinės schema.
1 pav. Linijinio maitinimo šaltinio schema
Iš paveikslo matyti, kad linijinis maitinimo šaltinis yra sudarytas iš funkcinių komponentų, tokių kaip ištaisymas, filtravimas, įtampos reguliavimas ir energijos kaupimas. Tuo pačiu metu bendras linijinis maitinimo šaltinis yra nuoseklus įtampos reguliavimo maitinimo šaltinis, išėjimo srovė lygi įėjimo srovei, I1=I2+I3, I3 yra atskaitos galas, srovė labai maža, todėl I1≈I3 . Kodėl norime kalbėti apie srovę, nes PCB dizainas, kiekvienos linijos plotis nenustatytas atsitiktinai, turi būti nustatomas pagal srovės dydį tarp mazgų schemoje. Srovės dydis ir srovės srautas turi būti aiškūs, kad plokštė būtų tinkama.
Linijinio maitinimo PCB diagrama
Projektuojant PCB, komponentų išdėstymas turi būti kompaktiškas, visos jungtys turi būti kuo trumpesnės, o komponentai ir linijos turi būti išdėstytos pagal scheminių komponentų funkcinį ryšį. Ši maitinimo schema yra pirmasis ištaisymas, o tada filtravimas, filtravimas yra įtampos reguliavimas, įtampos reguliavimas yra energijos kaupimo kondensatorius, tekantis per kondensatorių į kitą elektros grandinę.
2 paveiksle yra aukščiau pateiktos schemos PCB diagrama, o dvi diagramos yra panašios. Kairysis ir dešinysis paveikslėlis šiek tiek skiriasi, maitinimas kairiajame paveikslėlyje yra tiesiai į įtampos reguliatoriaus lusto įvesties pėdą po ištaisymo, o tada į įtampos reguliatoriaus kondensatorių, kur kondensatoriaus filtravimo efektas yra daug blogesnis. , o išvestis taip pat yra problemiška. Paveikslėlis dešinėje yra geras. Turime atsižvelgti ne tik į teigiamo energijos tiekimo problemos srautą, bet ir į atgalinio srauto problemą, apskritai teigiamo maitinimo linija ir įžeminimo atgalinio srauto linija turėtų būti kuo arčiau viena kitos.
2 pav. Linijinio maitinimo šaltinio PCB diagrama
Kurdami linijinio maitinimo šaltinio PCB, taip pat turėtume atkreipti dėmesį į linijinio maitinimo šaltinio galios reguliatoriaus lusto šilumos išsklaidymo problemą, kaip ateina šiluma, jei įtampos reguliatoriaus lusto priekinis galas yra 10 V, išėjimo galas yra 5 V, ir išėjimo srovė yra 500 mA, tada reguliatoriaus mikroschema nukrenta 5 V įtampa, o generuojama šiluma yra 2,5 W; Jei įėjimo įtampa yra 15 V, įtampos kritimas yra 10 V, o generuojama šiluma yra 5 W, todėl pagal šilumos išsklaidymo galią turime skirti pakankamai šilumos išsklaidymo erdvės arba pagrįstos šilumos kriauklės. Linijinis maitinimo šaltinis paprastai naudojamas tais atvejais, kai slėgio skirtumas yra palyginti mažas, o srovė santykinai maža, kitaip naudokite perjungimo maitinimo grandinę.
Aukšto dažnio perjungimo maitinimo grandinės schematinis pavyzdys
Perjungimo maitinimo šaltinis yra naudoti grandinę valdyti perjungimo vamzdį, kad būtų galima greitai įjungti ir išjungti, generuoti PWM bangos formą per induktorių ir nuolatinės srovės diodą, naudojant elektromagnetinį keitimą įtampai reguliuoti. Perjungiamas maitinimo šaltinis, didelis efektyvumas, žema šiluma, mes paprastai naudojame grandinę: LM2575, MC34063, SP6659 ir pan. Teoriškai perjungimo maitinimo šaltinis yra vienodas abiejuose grandinės galuose, įtampa yra atvirkščiai proporcinga, o srovė yra atvirkščiai proporcinga.
3 pav. LM2575 perjungimo maitinimo grandinės schema
Perjungimo maitinimo šaltinio PCB schema
Projektuojant komutuojamojo maitinimo šaltinio PCB būtina atkreipti dėmesį į tai: grįžtamojo ryšio linijos įvesties taškas ir nuolatinės srovės diodas yra kam suteikiama nuolatinė srovė. Kaip matyti iš 3 paveikslo, kai U1 yra įjungtas, srovė I2 patenka į induktorių L1. Induktoriaus charakteristika yra ta, kad kai srovė teka per induktorių, ji negali būti sukurta staiga ir negali staiga išnykti. Srovės pasikeitimas induktoriuje turi laiko procesą. Veikiant impulsinei srovei I2, tekančiai per induktyvumą, dalis elektros energijos paverčiama magnetine energija, o srovė palaipsniui didėja, tam tikru laiku valdymo grandinė U1 išjungia I2, dėl induktyvumo savybių, srovė negali staiga išnykti, šiuo metu diodas veikia, perima srovę I2, todėl jis vadinamas nuolatinės srovės diodu, matyti, kad induktyvumui naudojamas nuolatinės srovės diodas. Nuolatinė srovė I3 prasideda nuo neigiamo C3 galo ir teka į teigiamą C3 galą per D1 ir L1, o tai yra lygiavertė siurbliui, naudojant induktoriaus energiją kondensatoriaus C3 įtampai padidinti. Taip pat kyla problemų dėl įtampos aptikimo grįžtamojo ryšio linijos įvesties taško, kuris po filtravimo turėtų būti grąžintas į vietą, kitaip išėjimo įtampos pulsacija bus didesnė. Daugelis mūsų PCB dizainerių dažnai nepaiso šių dviejų punktų, manydami, kad ten tas pats tinklas nėra tas pats, iš tikrųjų vieta nėra ta pati, o poveikis našumui yra puikus. 4 paveiksle yra LM2575 perjungiamojo maitinimo šaltinio PCB diagrama. Pažiūrėkime, kas negerai netinkamoje diagramoje.
4 pav. LM2575 perjungimo maitinimo šaltinio PCB schema
Kodėl norime išsamiai kalbėti apie schemos principą, nes schemoje yra daug PCB informacijos, pavyzdžiui, komponento kaiščio prieigos taškas, dabartinis mazgų tinklo dydis ir kt., žr. schemą, PCB dizainą nėra problema. LM7805 ir LM2575 grandinės yra tipinės linijinio maitinimo ir perjungiamojo maitinimo šaltinio išdėstymo grandinės atitinkamai. Gaminant PCBS, šių dviejų PCB schemų išdėstymas ir laidai yra tiesiai ant linijos, tačiau gaminiai skiriasi ir plokštės skiriasi, o tai koreguojama pagal faktinę situaciją.
Visi pakeitimai yra neatsiejami, todėl maitinimo grandinės principas ir plokštės būdas yra toks, o kiekvienas elektronikos gaminys yra neatsiejamas nuo maitinimo šaltinio ir jo grandinės, todėl išmokite dvi grandines, kitas taip pat suprantamas.
Paskelbimo laikas: 2023-04-04
