Firwat Stroumkreesdesign léieren
De Stroumversuergungskrees ass e wichtegen Deel vun engem elektronesche Produkt, den Design vum Stroumversuergungskrees hänkt direkt mat der Leeschtung vum Produkt zesummen.
Klassifikatioun vu Stroumversuergungskreesser
D'Stroumkreesser vun eisen elektronesche Produkter ëmfaassen haaptsächlech linear Stroumversuergungen a Schaltnetzversuergungen mat héijer Frequenz. Theoreetesch ass déi linear Stroumversuergung de Betrag u Stroum, de Betrag u Stroum, deen de Benotzer brauch, de Betrag u Stroum, deen den Input liwwert; eng Schaltnetzversuergung ass de Betrag u Stroum, deen de Benotzer brauch, a Betrag u Stroum, deen um Input geliwwert gëtt.
Schematesch Diagramm vun engem lineare Stroumversuergungskrees
Linear Stroumversuergungsapparater funktionéieren an engem linearen Zoustand, wéi eis üblech Spannungsreglerchips LM7805, LM317, SPX1117 a sou weider. Figur 1 hei ënnendrënner ass e schematescht Diagramm vum LM7805 geregelten Stroumversuergungskrees.
Figur 1 Schematesch Diagramm vun der linearer Stroumversuergung
Aus der Figur kann een erkennen, datt d'linear Stroumversuergung aus funktionelle Komponenten wéi Gläichrichtigung, Filterung, Spannungsreguléierung an Energiespeicher zesummegesat ass. Gläichzäiteg ass déi allgemeng linear Stroumversuergung eng Serienspannungsreguléierungs-Stroumversuergung, woubei den Ausgangsstroum gläich dem Inputstroum ass, I1=I2+I3, I3 ass d'Referenzend, de Stroum ass ganz kleng, dofir I1≈I3. Firwat wëlle mir iwwer de Stroum schwätzen, well beim PCB-Design ass d'Breet vun all Linn net zoufälleg festgeluecht, mee muss no der Gréisst vum Stroum tëscht de Knuet am Schema bestëmmt ginn. D'Stroumgréisst an de Stroumfloss sollten kloer sinn, fir datt d'Plat genau richteg ass.
Linear Stroumversuergungs-PCB-Schema
Beim Design vun der PCB soll d'Layout vun de Komponenten kompakt sinn, all d'Verbindunge solle sou kuerz wéi méiglech sinn, an d'Komponenten a Leitunge solle no der funktioneller Bezéiung vun de schematesche Komponenten opgestallt ginn. Dëst Stroumversuergungsdiagramm ass déi éischt Gläichrichtung, an dann d'Filterung, d'Filterung ass d'Spannungsreguléierung, d'Spannungsreguléierung ass den Energiespeicherkondensator, nodeems de Stroum duerch de Kondensator an de folgende Circuit fléisst.
Figur 2 ass den PCB-Diagramm vum uewe genannten schemateschen Diagramm, an déi zwee Diagrammer sinn ähnlech. Déi lénks an déi riets Bild sinn e bëssen ënnerschiddlech, d'Stroumversuergung am lénksen Bild ass direkt um Input-Fouss vum Spannungsregler-Chip no der Gläichrichtung, an dann um Spannungsregler-Kondensator, wou den Filtereffekt vum Kondensator vill méi schlecht ass, an den Output och problematesch ass. D'Bild riets ass gutt. Mir mussen net nëmmen de Floss vun der positiver Stroumversuergung berücksichtegen, mä och de Réckflossproblem, am Allgemengen sollten déi positiv Stroumleitung an d'Réckflossleitung vum Buedem sou no wéi méiglech beienee sinn.
Figur 2 PCB-Schema vun der linearer Stroumversuergung
Beim Design vun der linearer Stroumversuergungs-PCB sollte mir och op d'Hëtztofléisungsproblem vum Stroumreguléiererchip vun der linearer Stroumversuergung oppassen, wéi d'Hëtzt kënnt. Wann de Frontend vum Spannungsreguléiererchip 10V ass, den Ausgangsend 5V ass an den Ausgangsstroum 500mA ass, dann gëtt et e Spannungsfall vu 5V um Reguléiererchip, an d'entwéckelt Hëtzt ass 2,5W; Wann d'Inputspannung 15V ass, ass de Spannungsfall 10V an d'entwéckelt Hëtzt 5W, dofir musse mir genuch Plaz fir d'Hëtztofléisung oder e vernünftege Kühlkierper reservéieren, deen op d'Hëtztofléisungsleistung baséiert. Eng linear Stroumversuergung gëtt allgemeng a Situatiounen benotzt, wou den Drockënnerscheed relativ kleng an de Stroum relativ kleng ass, soss sollt Dir de Schaltstromversuergungscircuit benotzen.
Beispill vun engem Schaltkrees fir eng héichfrequent Schaltstroumversuergung
Eng Schaltstroumversuergung benotzt e Circuit fir de Schaltréier fir High-Speed-On-Off an -Cut ze steieren, eng PWM-Wellenform ze generéieren, an iwwer d'Spul an d'Kontinuéierstroumdiod eng elektromagnetesch Konversioun ze benotzen fir d'Spannung ze reguléieren. Eng Schaltstroumversuergung, héich Effizienz, niddreg Hëtzt, mir benotzen allgemeng d'Circuiten: LM2575, MC34063, SP6659 asw. Theoreetesch ass d'Schaltstroumversuergung op béide Enden vum Circuit gläich, d'Spannung ass invers proportional an de Stroum ass invers proportional.
Figur 3 Schema vun der LM2575 Schaltnetzversuergungsschaltung
PCB-Schema vun der Schaltnetzversuergung
Beim Design vun der PCB vun der Schaltnetzversuergung ass et néideg op dës Punkten opzepassen: den Inputpunkt vun der Feedbackleitung an d'Kontinuéierstroumdiod sinn déi, fir déi de kontinuéierleche Stroum gëtt. Wéi aus der Figur 3 ze gesinn ass, trëtt de Stroum I2 an d'Spull L1 wann U1 ageschalt ass. D'Charakteristik vun der Spull ass, datt wann de Stroum duerch d'Spull fléisst, kann en net op eemol generéiert ginn an och net op eemol verschwannen. D'Ännerung vum Stroum an der Spull huet en Zäitprozess. Ënnert der Wierkung vum gepulste Stroum I2, deen duerch d'Induktivitéit fléisst, gëtt en Deel vun der elektrescher Energie a magnetesch Energie ëmgewandelt, an de Stroum klëmmt lues a lues. Zu engem bestëmmten Zäitpunkt schalt de Steierkrees U1 I2 aus. Wéinst den Eegeschafte vun der Induktivitéit kann de Stroum net op eemol verschwannen. Zu dësem Zäitpunkt funktionéiert d'Diod a iwwerhëlt de Stroum I2, dofir gëtt se Kontinuéierstroumdiod genannt. Et ass ze gesinn, datt d'Kontinuéierstroumdiod fir d'Induktivitéit benotzt gëtt. De kontinuéierleche Stroum I3 fänkt um negativen Enn vun C3 un a fléisst iwwer D1 an L1 an de positiven Enn vun C3, wat gläichwäerteg mat enger Pompel ass, déi d'Energie vun der Spull benotzt fir d'Spannung vum Kondensator C3 ze erhéijen. Et gëtt och de Problem vum Inputpunkt vun der Feedbackleitung vun der Spannungsdetektioun, deen no der Filterung op déi Plaz zréckgeleet soll ginn, soss ass d'Ausgangsspannungsrippel méi grouss. Dës zwee Punkte gi vu ville vun eise PCB-Designer dacks ignoréiert, well se mengen, datt dat selwecht Netz do net datselwecht ass, tatsächlech ass d'Plaz net déiselwecht, an den Impakt op d'Leeschtung ass grouss. Figur 4 ass den PCB-Diagramm vun der LM2575 Schaltnetzversuergung. Kucke mer emol, wat falsch ass mat dem falschen Diagramm.
Figur 4 PCB-Schema vun der LM2575 Schaltnetzversuergung
Firwat wëlle mir am Detail iwwer de schematesche Prinzip schwätzen, well de Schema vill PCB-Informatiounen enthält, wéi den Zougangspunkt vum Komponentenpin, déi aktuell Gréisst vum Knuetnetz, etc., kuckt de Schema, PCB-Design ass kee Problem. D'LM7805 an LM2575 Schaltkreesser representéieren déi typesch Layoutschaltkreesser vun der linearer Stroumversuergung respektiv der Schaltnetzversuergung. Bei der Fabrikatioun vu PCBS sinn d'Layout an d'Verdrahtung vun dësen zwou PCB-Diagrammer direkt op der Linn, awer d'Produkter sinn ënnerschiddlech an d'Leiterplat ass ënnerschiddlech, wat no der tatsächlecher Situatioun ugepasst gëtt.
All Ännerunge sinn onzertrennlech, sou datt de Prinzip vum Stroumkrees an d'Aart a Weis wéi d'Board sou ass, an all elektronescht Produkt ass onzertrennlech vun der Stroumversuergung a sengem Circuit, dofir léiert déi zwee Circuiten, déi aner gëtt och verstanen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. Juli 2023
