Kāpēc mācīties strāvas ķēdes dizainu
Strāvas padeves ķēde ir svarīga elektroniska izstrādājuma sastāvdaļa, barošanas ķēdes dizains ir tieši saistīts ar izstrādājuma veiktspēju.
Strāvas padeves ķēžu klasifikācija
Mūsu elektronisko izstrādājumu strāvas ķēdes galvenokārt ietver lineāros barošanas avotus un augstfrekvences komutācijas barošanas avotus. Teorētiski lineārais barošanas avots ir tas, cik daudz strāvas lietotājam nepieciešams, ieeja nodrošinās cik lielu strāvu; Komutācijas barošanas avots norāda, cik daudz jaudas ir nepieciešams lietotājam un cik daudz jaudas tiek nodrošināts ieejas galā.
Lineārās barošanas ķēdes shematiskā diagramma
Lineārās jaudas ierīces darbojas lineārā stāvoklī, piemēram, mūsu bieži lietotās sprieguma regulatora mikroshēmas LM7805, LM317, SPX1117 un tā tālāk. 1. attēlā zemāk ir LM7805 regulētās barošanas ķēdes shematiska diagramma.
1. attēls Lineārās barošanas avota shematiska diagramma
No attēla redzams, ka lineāro barošanas avotu veido funkcionāli komponenti, piemēram, taisnošana, filtrēšana, sprieguma regulēšana un enerģijas uzkrāšana. Tajā pašā laikā vispārīgais lineārais barošanas avots ir virknes sprieguma regulēšanas barošanas avots, izejas strāva ir vienāda ar ieejas strāvu, I1=I2+I3, I3 ir atskaites gals, strāva ir ļoti maza, tāpēc I1≈I3 . Kāpēc mēs gribam runāt par strāvu, jo PCB dizains, katras līnijas platums nav nejauši iestatīts, ir jānosaka pēc strāvas lieluma starp mezgliem shēmā. Pašreizējam izmēram un strāvas plūsmai jābūt skaidrai, lai tā būtu pareiza.
Lineārā barošanas avota PCB diagramma
Projektējot PCB, komponentu izkārtojumam jābūt kompaktam, visiem savienojumiem jābūt pēc iespējas īsākiem, un komponentiem un līnijām jābūt izvietotām atbilstoši shematisko komponentu funkcionālajām attiecībām. Šī barošanas avota diagramma ir pirmā labošana, un pēc tam filtrēšana, filtrēšana ir sprieguma regulēšana, sprieguma regulēšana ir enerģijas uzglabāšanas kondensators, pēc tam, kad plūst caur kondensatoru uz šādu ķēdi elektrību.
2. attēlā ir iepriekš minētās shematiskās diagrammas PCB diagramma, un abas diagrammas ir līdzīgas. Kreisais attēls un labais attēls ir nedaudz atšķirīgi, barošanas padeve kreisajā attēlā ir tieši uz sprieguma regulatora mikroshēmas ieejas pēdu pēc iztaisnošanas un pēc tam sprieguma regulatora kondensatora, kur kondensatora filtrēšanas efekts ir daudz sliktāks. , un arī izvade ir problemātiska. Attēls labajā pusē ir labs. Mums ir jāņem vērā ne tikai pozitīvās barošanas avota problēmas plūsma, bet arī jāņem vērā atpakaļplūsmas problēma, kopumā pozitīvajai elektropārvades līnijai un zemes pretplūsmas līnijai jābūt pēc iespējas tuvāk viena otrai.
2. attēls lineārās barošanas avota PCB diagramma
Projektējot lineāro barošanas avota PCB, mums jāpievērš uzmanība arī lineārā barošanas avota jaudas regulatora mikroshēmas siltuma izkliedes problēmai, kā siltums nāk, ja sprieguma regulatora mikroshēmas priekšējais gals ir 10 V, izejas gals ir 5 V, un izejas strāva ir 500 mA, tad regulatora mikroshēmā ir 5 V sprieguma kritums, un radītais siltums ir 2,5 W; Ja ieejas spriegums ir 15 V, sprieguma kritums ir 10 V un ģenerētais siltums ir 5 W, tāpēc mums ir jāatvēl pietiekami daudz siltuma izkliedes vietas vai saprātīga siltuma izlietne atbilstoši siltuma izkliedes jaudai. Lineāro barošanas avotu parasti izmanto situācijās, kad spiediena starpība ir salīdzinoši maza un strāva ir salīdzinoši maza, pretējā gadījumā, lūdzu, izmantojiet komutācijas barošanas ķēdi.
Augstfrekvences komutācijas barošanas avota shēmas shematisks piemērs
Komutācijas barošanas avots ir izmantot ķēdi, lai kontrolētu komutācijas cauruli ātrgaitas ieslēgšanai un izslēgšanai, ģenerētu PWM viļņu formu, izmantojot induktors un nepārtrauktas strāvas diode, izmantojot elektromagnētisko pārveidošanu, lai regulētu spriegumu. Komutācijas barošanas avots, augsta efektivitāte, zems siltums, mēs parasti izmantojam ķēdi: LM2575, MC34063, SP6659 un tā tālāk. Teorētiski komutācijas barošanas avots ir vienāds abos ķēdes galos, spriegums ir apgriezti proporcionāls un strāva ir apgriezti proporcionāla.
3. attēls LM2575 komutācijas barošanas avota shēmas shematiska diagramma
Komutācijas barošanas avota PCB diagramma
Projektējot komutācijas barošanas avota PCB, ir jāpievērš uzmanība: atgriezeniskās saites ieejas punkts un nepārtrauktās strāvas diode ir tie, kam tiek dota nepārtrauktā strāva. Kā redzams 3. attēlā, kad U1 ir ieslēgts, strāva I2 nonāk induktorā L1. Induktora īpašība ir tāda, ka, strāvai plūstot cauri induktors, to nevar pēkšņi ģenerēt un tā nevar pēkšņi pazust. Strāvas maiņai induktorā ir laika process. Caur induktivitāti plūstošas impulsa strāvas I2 iedarbībā daļa elektriskās enerģijas tiek pārvērsta magnētiskajā enerģijā, un strāva pakāpeniski palielinās, noteiktā laikā vadības ķēde U1 izslēdz I2 induktivitātes īpašību dēļ, strāva nevar pēkšņi pazust, šajā laikā diode darbojas, tā pārņem strāvu I2, tāpēc to sauc par nepārtrauktas strāvas diodi, var redzēt, ka induktivitātei tiek izmantota nepārtrauktas strāvas diode. Nepārtrauktā strāva I3 sākas no C3 negatīvā gala un ieplūst C3 pozitīvajā galā caur D1 un L1, kas ir līdzvērtīga sūknim, izmantojot induktora enerģiju, lai palielinātu kondensatora C3 spriegumu. Pastāv arī problēma ar sprieguma noteikšanas atgriezeniskās saites līnijas ieejas punktu, kas pēc filtrēšanas ir jāpavada atpakaļ uz vietu, pretējā gadījumā izejas sprieguma pulsācija būs lielāka. Šos divus punktus daudzi mūsu PCB dizaineri bieži ignorē, domājot, ka tur nav viens un tas pats tīkls, patiesībā vieta nav tā pati, un veiktspējas ietekme ir lieliska. 4. attēlā ir LM2575 komutācijas barošanas avota PCB diagramma. Apskatīsim, kas ir nepareizi ar nepareizo diagrammu.
4. attēls LM2575 komutācijas barošanas avota PCB diagramma
Kāpēc mēs vēlamies detalizēti runāt par shēmas principu, jo shēmā ir daudz PCB informācijas, piemēram, komponenta tapas piekļuves punkts, mezgla tīkla pašreizējais izmērs utt., skatiet shēmu, PCB dizains nav problēma. LM7805 un LM2575 shēmas ir attiecīgi lineārās barošanas avota un komutācijas barošanas avota izkārtojuma shēma. Izgatavojot PCBS, šo divu PCB diagrammu izkārtojums un elektroinstalācija atrodas tieši uz līnijas, bet produkti ir atšķirīgi un shēmas plate ir atšķirīga, kas tiek pielāgota atbilstoši faktiskajai situācijai.
Visas izmaiņas nav atdalāmas, tāpēc barošanas ķēdes princips un veids, kā tas ir tāds, un katrs elektroniskais produkts nav atdalāms no barošanas avota un tā ķēdes, tāpēc apgūstiet abas shēmas, otru arī saprot.
Publicēšanas laiks: 08.07.2023
