Tanuld meg ezt a két áramkört, a PCB tervezése nem nehéz!

Miért tanulja meg az áramkör tervezését

A tápáramkör egy elektronikai termék fontos része, a tápáramkör kialakítása közvetlenül kapcsolódik a termék teljesítményéhez.

Tápellátási áramkörök osztályozása

Elektronikai termékeink áramkörei elsősorban lineáris tápegységeket és nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegységeket tartalmaznak. Elméletileg a lineáris táp az, hogy mekkora áramra van szüksége a felhasználónak, a bemenet mekkora áramot biztosít; A kapcsolóüzemű tápegység azt jelenti, hogy mennyi áramra van szüksége a felhasználónak, és mennyi áramot biztosítanak a bemeneti oldalon.

Lineáris tápegység kapcsolási rajza

A lineáris teljesítményű eszközök lineáris állapotban működnek, mint például az általánosan használt feszültségszabályozó chipjeink LM7805, LM317, SPX1117 és így tovább. Az alábbi 1. ábra az LM7805 szabályozott tápegység áramkörének vázlatos diagramja.

1. ábra Lineáris tápegység sematikus diagramja

Az ábrán látható, hogy a lineáris tápegység olyan funkcionális komponensekből áll, mint az egyenirányító, szűrés, feszültségszabályozás és energiatárolás. Ugyanakkor az általános lineáris táp egy soros feszültségszabályozó tápegység, a kimeneti áram megegyezik a bemeneti árammal, I1=I2+I3, I3 a referenciavég, az áram nagyon kicsi, tehát I1≈I3 . Miért akarunk áramról beszélni, mert a NYÁK kialakítása, az egyes vonalak szélessége nem véletlenszerűen van beállítva, a kapcsolási rajzon a csomópontok közötti áram nagysága szerint kell meghatározni. Az áram méretének és áramának egyértelműnek kell lennie, hogy a tábla megfelelő legyen. 

Lineáris tápegység PCB diagramja

A NYÁK tervezésénél a komponensek elrendezése legyen kompakt, minden csatlakozás a lehető legrövidebb legyen, a komponensek és vezetékek a vázlatos komponensek funkcionális kapcsolatának megfelelően legyenek kihelyezve. Ez a tápellátási diagram az első egyenirányítás, majd a szűrés, a szűrés a feszültségszabályozás, a feszültségszabályozás az energiatároló kondenzátor, miután átfolyik a kondenzátoron a következő áramkörbe.

A 2. ábra a fenti sematikus diagram PCB diagramja, és a két diagram hasonló. A bal és a jobb oldali kép kicsit más, a bal oldali képen a tápegység közvetlenül a feszültségszabályozó chip bemeneti lábára van egyenirányítás után, majd a feszültségszabályozó kondenzátoré, ahol a kondenzátor szűrő hatása sokkal rosszabb. , és a kimenet is problémás. A jobb oldali kép jó. Nem csak a pozitív tápellátási probléma áramlását kell figyelembe venni, hanem a visszaáramlási problémát is, általában a pozitív tápvezeték és a földi visszaáramlási vezeték a lehető legközelebb legyen egymáshoz.

2. ábra Lineáris tápegység PCB diagramja

A lineáris tápegység PCB tervezésekor figyelmet kell fordítani a lineáris tápegység teljesítményszabályozó chipjének hőelvezetési problémájára, hogyan jön a hő, ha a feszültségszabályozó chip előlapja 10 V, a kimeneti vége 5 V, és a kimeneti áram 500mA, akkor 5V feszültségesés van a szabályozó chipen, és a termelt hő 2,5 W; Ha a bemeneti feszültség 15 V, a feszültségesés 10 V, a termelt hő pedig 5 W, ezért a hőleadási teljesítménynek megfelelően elegendő hőelvezetési helyet vagy ésszerű hűtőbordát kell elkülönítenünk. A lineáris tápegységet általában olyan helyzetekben használják, ahol a nyomáskülönbség viszonylag kicsi, és az áram viszonylag kicsi, ellenkező esetben használja a kapcsolóüzemű tápegység áramkörét.

Nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegység áramköri vázlatos példa

A kapcsolóüzemű tápegység az áramkört használja a kapcsolócső vezérlésére a nagy sebességű ki- és lekapcsoláshoz, PWM hullámformát generál az induktoron és a folyamatos áramú diódán keresztül, az elektromágneses átalakítás segítségével szabályozza a feszültséget. Kapcsoló tápegység, nagy hatásfokú, alacsony hőfok, általában a következő áramkört használjuk: LM2575, MC34063, SP6659 és így tovább. Elméletileg a kapcsolóüzemű tápegység egyenlő az áramkör mindkét végén, a feszültség fordítottan arányos, az áram pedig fordítottan arányos.

3. ábra Az LM2575 kapcsolóüzemű tápegység áramkörének vázlata

Kapcsolt tápellátás PCB diagramja

A kapcsolóüzemű NYÁK tervezésénél figyelni kell arra, hogy: a visszacsatoló vezeték bemeneti pontja és a folyamatos áramú dióda az, akinek a folyamatos áramot adják. A 3. ábrán látható, hogy az U1 bekapcsolásakor az I2 áram belép az L1 induktorba. Az induktor jellemzője, hogy amikor az áram átfolyik az induktivitáson, az nem keletkezhet hirtelen, és nem is tűnhet el hirtelen. Az induktivitás áramváltozásának időbeli folyamata van. Az induktivitáson átfolyó I2 impulzusáram hatására az elektromos energia egy része mágneses energiává alakul, és az áram fokozatosan növekszik, egy bizonyos időpontban az U1 vezérlőáramkör kikapcsolja az I2-t, az induktivitás jellemzői miatt, a áram nem tud hirtelen eltűnni, ilyenkor a dióda működik, átveszi az I2 áramot, ezért hívják folyamatos áramú diódának, látható, hogy a folyamatos áramú diódát használják az induktivitásra. Az I3 folyamatos áram a C3 negatív végétől indul, és a C3 pozitív végébe folyik D1-en és L1-en keresztül, ami egy szivattyúnak felel meg, az induktor energiáját felhasználva a C3 kondenzátor feszültségének növelésére. A feszültségészlelés visszacsatoló vezetékének bemeneti pontjával is gond van, amit szűrés után vissza kell vezetni a helyre, különben nagyobb lesz a kimeneti feszültség hullámzása. Ezt a két pontot sok nyomtatott áramkör-tervezőnk gyakran figyelmen kívül hagyja, és azt gondolja, hogy ott nem ugyanaz a hálózat, sőt, a hely nem ugyanaz, és a teljesítményre gyakorolt ​​​​hatás nagy. A 4. ábra az LM2575 kapcsolóüzemű tápegység PCB diagramja. Nézzük meg, mi a baj a rossz diagrammal.

4. ábra Az LM2575 kapcsolóüzemű tápegység PCB diagramja

Miért akarunk részletesen beszélni a kapcsolási elvről, mert a kapcsolási rajz sok NYÁK-információt tartalmaz, mint például a komponens érintkezőjének hozzáférési pontja, a csomóponti hálózat aktuális mérete stb., lásd a kapcsolási rajzot, PCB tervezés nem probléma. Az LM7805 és LM2575 áramkörök a lineáris tápegység és a kapcsolóüzemű tápegység tipikus elrendezési áramkörét képviselik. A NYÁK készítésénél ennek a két NYÁK rajznak az elrendezése és bekötése közvetlenül a vonalon van, de a termékek eltérőek és az áramköri lap is más, ami a tényleges helyzethez igazodik.

Minden változás elválaszthatatlan, így a tápáramkör elve és az alaplap módja is az, és minden elektronikai termék elválaszthatatlan a tápegységtől és annak áramkörétől, ezért tanulja meg a két áramkört, a másikat is értjük.