Léiert dës zwee Circuiten, PCB Design ass net schwéier!

Firwat léieren Power Circuit Design

De Stroumversuergungskrees ass e wichtege Bestanddeel vun engem elektronesche Produkt, den Design vum Stroumversuergungskrees ass direkt mat der Leeschtung vum Produkt verbonnen.

Klassifikatioun vun Energieversuergung Kreesleef

D'Kraaftkreesser vun eisen elektronesche Produkter enthalen haaptsächlech linear Stroumversuergung an Héichfrequenz Schaltkraaftversuergung. An Theorie ass d'linear Energieversuergung wéi vill Stroum de Benotzer brauch, den Input gëtt wéi vill Stroum; Stroumversuergung schalt ass wéi vill Kraaft de Benotzer brauch, a wéi vill Kraaft um Input Enn geliwwert gëtt.

Schematesch Diagramm vun linear Energieversuergung Circuit

Linear Kraaftapparater funktionnéieren an engem linearen Zoustand, sou wéi eis allgemeng benotzt Spannungsregulator Chips LM7805, LM317, SPX1117 a sou weider. Figur 1 hei drënner ass de schemateschen Diagramm vum LM7805 geregelte Stroumversuergungskrees.

Figur 1 Schematesch Diagramm vun linear Energieversuergung

Et kann aus der Figur gesi ginn datt d'linear Energieversuergung aus funktionnelle Komponente wéi Rectifikatioun, Filteren, Spannungsreguléierung an Energielagerung besteet. Zur selwechter Zäit ass d'allgemeng linear Energieversuergung eng Seriespannungsreguléierungs-Energieversuergung, den Ausgangsstroum ass gläich wéi den Inputstroum, I1 = I2 + I3, I3 ass de Referenzend, de Stroum ass ganz kleng, also I1≈I3 . Firwat wëlle mir iwwer de Stroum schwätzen, well PCB Design, d'Breet vun all Linn ass net zoufälleg festgeluecht, soll no der Gréisst vum Stroum tëscht de Wirbelen an der Schema bestëmmt ginn. Déi aktuell Gréisst an aktuell Flux soll kloer ginn de Bord just richteg ze maachen. 

Linearschrëft Energieversuergung PCB Diagramm

Beim Design vum PCB sollt de Layout vun de Komponenten kompakt sinn, all d'Verbindunge solle sou kuerz wéi méiglech sinn, an d'Komponenten an d'Linnen sollen no der funktioneller Bezéiung vun de schemateschen Komponenten ausgeluecht ginn. Dëst Stroumversuergungsdiagramm ass déi éischt Rectificatioun, an dann Filteren, Filteren ass d'Spannungsreguléierung, Spannungsreguléierung ass den Energiespeicherkondensator, nodeems se duerch de Kondensator op de folgende Circuit Stroum fléisst.

Figur 2 ass de PCB Diagramm vum uewe schemateschen Diagramm, an déi zwee Diagrammer sinn ähnlech. Déi lénks Bild an d'Recht Bild sinn e bëssen anescht, d'Energieversuergung am lénksen Bild ass direkt un den Input Fouss vum Spannungsregulator Chip no Rectifikatioun, an dann de Spannungsregulator Kondensator, wou de Filtereffekt vum Kondensator vill méi schlecht ass , an d'Ausgab ass och problematesch. D'Bild riets ass gutt. Mir mussen net nëmmen de Flux vum positiven Energieversuergungsproblem betruechten, awer och de Réckflussproblem musse berücksichtegen, am Allgemengen sollten déi positiv Kraaftlinn an d'Buedemflosslinn esou no beienee wéi méiglech sinn.

Figur 2 PCB Diagramm vun linear Energieversuergung

Wann Dir d'linear Stroumversuergung PCB designt, sollte mir och op d'Wärmevergëftungsprobleem vum Stroumregulator Chip vun der linearer Energieversuergung oppassen, wéi d'Hëtzt kënnt, wann de Spannungsregulator Chip Frontend 10V ass, ass den Ausgangsend 5V, an den Ausgangsstroum ass 500mA, da gëtt et e 5V Spannungsfall um Regulatorchip, an d'Hëtzt generéiert ass 2,5W; Wann d'Input Spannung 15V ass, ass de Spannungsfall 10V, an d'Hëtzt generéiert ass 5W, dofir musse mir genuch Wärmevergëftungsraum oder e vernünfteg Wärmebecher no der Wärmevergëftungskraaft ofsetzen. Linear Energieversuergung gëtt allgemeng a Situatiounen benotzt wou den Drockdifferenz relativ kleng ass an de Stroum relativ kleng ass, soss benotzt w.e.g. de Schaltkraaftversuergungsschaltung.

Héich Frequenz schalt Energieversuergung Circuit schematesch Beispill

D'Energieversuergung ze wiesselen ass de Circuit ze benotzen fir d'Schalterröhre fir High-Speed-On-Off a Cut-Off ze kontrolléieren, PWM Welleform ze generéieren, duerch den Induktor an déi kontinuéierlech Stroumdiode, d'Benotzung vun der elektromagnetescher Konversioun vum Wee fir d'Spannung ze regelen. Schalten Energieversuergung, héich Effizienz, niddereg Hëtzt, mir benotzen allgemeng de Circuit: LM2575, MC34063, SP6659 a sou weider. An der Theorie ass d'Schaltkraaftversuergung gläich op béide Enden vum Circuit, d'Spannung ass ëmgekéiert proportional, an de Stroum ass ëmgedréint proportional.

Figur 3 Schematesch Diagramm vun LM2575 schalt Muecht Fourniture Circuit

PCB Diagramm vun schalt Muecht Fourniture

Wann Dir de PCB vun der Schaltkraaftversuergung designt, ass et néideg opmierksam ze maachen: den Inputpunkt vun der Feedbacklinn an der kontinuéierlecher Stroumdiode si fir déi de kontinuéierleche Stroum gëtt. Wéi aus der Figur 3 gesi ka ginn, wann U1 ageschalt ass, kënnt de Stroum I2 an den Induktor L1. D'Charakteristike vum Induktor ass datt wann de Stroum duerch den Induktor fléisst, et net plötzlech generéiert ka ginn an och net op eemol verschwannen kann. D'Verännerung vum Stroum am Induktor huet en Zäitprozess. Ënnert der Handlung vum gepulste Stroum I2, deen duerch d'Induktioun fléisst, gëtt e puer vun der elektrescher Energie a magnetesch Energie ëmgewandelt, an de Stroum erhéicht graduell, zu enger gewësser Zäit, schalt de Kontrollkreeslaf I2 aus, wéinst de Charakteristike vun der Induktioun, Stroum kann net op eemol verschwannen, zu dëser Zäit funktionnéiert d'Diode, et iwwerhëlt de Stroum I2, also gëtt et déi kontinuéierlech Stroumdiode genannt, et kann gesi ginn datt déi kontinuéierlech Stroumdiode fir d'Induktioun benotzt gëtt. De kontinuéierleche Stroum I3 fänkt vum negativen Enn vum C3 un a fléisst an de positiven Enn vum C3 duerch D1 a L1, wat gläichwäerteg ass mat enger Pompel, andeems d'Energie vum Induktor benotzt fir d'Spannung vum Kondensator C3 ze erhéijen. Et gëtt och de Problem vum Inputpunkt vun der Spannungserkennungslinn Feedback, déi no der Filterung op d'Plaz zréckgeet, soss wäert d'Ausgangsspannungsripple méi grouss sinn. Dës zwee Punkte sinn oft vun villen vun eise PCB Designer ignoréiert, denken, datt déi selwecht Reseau net déi selwecht ass do, tatsächlech, der Plaz ass net déi selwecht, an der Leeschtung Impakt ass grouss. Figur 4 ass de PCB Diagramm vun LM2575 schalt Muecht Fourniture. Loosst eis kucken wat falsch mam falschen Diagramm ass.

Figur 4 PCB Diagramm vun LM2575 schalt Muecht Fourniture

Firwat wëlle mir iwwer de schemateschen Prinzip am Detail schwätzen, well d'schematesch vill PCB-Informatioun enthält, wéi zum Beispill den Zougangspunkt vum Komponentpin, déi aktuell Gréisst vum Node-Netz, etc., kuckt d'schematesch, PCB-Design ass kee Problem. D'LM7805 an LM2575 Circuiten representéieren den typesche Layout Circuit vun der linearer Energieversuergung a Schaltkraaftversuergung, respektiv. Wann Dir PCBS mécht, sinn de Layout an d'Verdrahtung vun dësen zwee PCB Diagrammer direkt op der Linn, awer d'Produkter sinn ënnerschiddlech an de Circuit Board ass anescht, wat no der aktueller Situatioun ugepasst gëtt.

All Ännerungen sinn onseparabel, also de Prinzip vun der Muecht Circuit an d'Art a Weis wéi de Bord esou ass, an all elektronesch Produit ass net trennen aus der Muecht Fourniture a sengem Circuit, also léiert déi zwee Kreesleef, déi aner ass och verstanen.