Зачем изучать проектирование силовых цепей
Схема источника питания является важной частью электронного продукта, конструкция цепи питания напрямую связана с производительностью продукта.
Классификация цепей электропитания
Силовые цепи нашей электронной продукции в основном включают линейные источники питания и высокочастотные импульсные источники питания.Теоретически, линейный источник питания определяет, какой ток нужен пользователю, какой ток будет обеспечивать вход;Импульсный источник питания определяет, какая мощность необходима пользователю и какая мощность подается на входном конце.
Принципиальная схема линейного блока питания
Устройства линейного питания работают в линейном состоянии, например, наши широко используемые микросхемы стабилизатора напряжения LM7805, LM317, SPX1117 и так далее.На рисунке 1 ниже представлена принципиальная схема регулируемого источника питания LM7805.
Рисунок 1 Принципиальная схема линейного источника питания
Из рисунка видно, что линейный источник питания состоит из таких функциональных компонентов, как выпрямление, фильтрация, регулирование напряжения и накопление энергии.В то же время общий линейный источник питания представляет собой источник питания с последовательной регулировкой напряжения, выходной ток равен входному току, I1 = I2 + I3, I3 — опорный конец, ток очень мал, поэтому I1≈I3 .Почему мы хотим говорить о токе, потому что при проектировании печатной платы ширина каждой линии не задается случайным образом, она должна определяться в соответствии с величиной тока между узлами схемы.Текущий размер и ток должны быть ясны, чтобы плата была правильной.
Схема печатной платы линейного блока питания
При проектировании печатной платы расположение компонентов должно быть компактным, все соединения должны быть как можно короче, а расположение компонентов и линий должно соответствовать функциональному взаимодействию компонентов схемы.Эта схема источника питания представляет собой первое выпрямление, а затем фильтрацию, фильтрация - это регулирование напряжения, регулирование напряжения - это конденсатор для хранения энергии, после прохождения через конденсатор в следующую электрическую цепь.
На рисунке 2 представлена схема печатной платы приведенной выше принципиальной схемы, обе диаграммы аналогичны.Левое изображение и правое изображение немного отличаются, источник питания на левом изображении подается непосредственно на входную ножку микросхемы регулятора напряжения после выпрямления, а затем на конденсатор регулятора напряжения, где фильтрующий эффект конденсатора намного хуже. , и вывод также проблематичен.Картинка справа хорошая.Мы должны не только учитывать поток проблемы положительного источника питания, но также должны учитывать проблему обратного потока, в общем, положительная линия питания и линия обратного потока заземления должны быть как можно ближе друг к другу.
Рисунок 2. Схема печатной платы линейного источника питания.
При проектировании печатной платы линейного источника питания мы также должны обратить внимание на проблему рассеивания тепла микросхемы регулятора мощности линейного источника питания, как поступает тепло, если входной конец микросхемы регулятора напряжения составляет 10 В, выходной конец - 5 В, выходной ток составляет 500 мА, тогда на микросхеме регулятора наблюдается падение напряжения 5 В, а выделяемое тепло составляет 2,5 Вт;Если входное напряжение составляет 15 В, падение напряжения составляет 10 В, а выделяемое тепло составляет 5 Вт, поэтому нам необходимо выделить достаточно места для рассеивания тепла или разумный радиатор в соответствии с мощностью рассеивания тепла.Линейный источник питания обычно используется в ситуациях, когда разница давлений относительно мала и ток относительно мал, в противном случае используйте схему импульсного источника питания.
Пример схемы высокочастотного импульсного источника питания
Импульсный источник питания заключается в использовании схемы для управления переключающей трубкой для высокоскоростного включения и выключения, генерации сигнала ШИМ через индуктор и диод непрерывного тока, использования электромагнитного преобразования для регулирования напряжения.Импульсный источник питания, высокая эффективность, низкое тепловыделение. Обычно мы используем схемы: LM2575, MC34063, SP6659 и так далее.Теоретически импульсный источник питания одинаков на обоих концах цепи, напряжение обратно пропорционально, а ток обратно пропорционален.
Рисунок 3 Принципиальная схема импульсного блока питания LM2575
Схема печатной платы импульсного блока питания
При проектировании печатной платы импульсного источника питания необходимо обратить внимание на: точка входа линии обратной связи и диод постоянного тока - это то, на что подается постоянный ток.Как видно из рисунка 3, при включении U1 ток I2 поступает в дроссель L1.Характеристика индуктора состоит в том, что, когда ток протекает через индуктор, он не может возникнуть внезапно или внезапно исчезнуть.Изменение тока в индукторе имеет временной процесс.Под действием импульсного тока I2, протекающего через индуктивность, часть электрической энергии преобразуется в магнитную энергию, и ток постепенно увеличивается, в определенный момент схема управления U1 выключает I2, из-за особенностей индуктивности, ток не может внезапно исчезнуть, в это время диод работает, он принимает на себя ток I2, поэтому его называют диодом постоянного тока, видно, что диод постоянного тока используется для индуктивности.Непрерывный ток I3 начинается с отрицательного конца C3 и течет в положительный конец C3 через D1 и L1, что эквивалентно насосу, использующему энергию индуктора для увеличения напряжения конденсатора C3.Существует также проблема с входной точкой линии обратной связи обнаружения напряжения, которую после фильтрации следует подавать обратно на место, иначе пульсации выходного напряжения будут больше.Многие наши проектировщики печатных плат часто игнорируют эти два момента, думая, что одна и та же сеть там не та, на самом деле место другое, и влияние на производительность велико.На рисунке 4 представлена схема печатной платы импульсного источника питания LM2575.Давайте посмотрим, что не так с неправильной диаграммой.
Рисунок 4. Схема печатной платы импульсного источника питания LM2575.
Почему мы хотим подробно поговорить о принципе схемы, потому что схема содержит много информации о печатной плате, такой как точка доступа вывода компонента, текущий размер сети узлов и т. д., см. схему, проектирование печатной платы. не проблема.Схемы LM7805 и LM2575 представляют собой типовую схему линейного источника питания и импульсного источника питания соответственно.При изготовлении печатных плат расположение и подключение этих двух схем печатных плат находятся непосредственно на одной линии, но продукты разные, а печатная плата отличается, что регулируется в соответствии с реальной ситуацией.
Все изменения неотделимы, поэтому принцип схемы питания и принцип работы платы таковы, и каждое электронное изделие неотделимо от источника питания и его схемы, поэтому изучите две схемы, другая тоже понятна.
Время публикации: 08 июля 2023 г.