Навіщо вивчати проектування силових ланцюгів
Схема живлення є важливою частиною електронного виробу, конструкція схеми живлення безпосередньо пов’язана з продуктивністю виробу.
Класифікація ланцюгів живлення
Схеми живлення нашої електронної продукції в основному включають лінійні джерела живлення та високочастотні імпульсні джерела живлення.Теоретично, лінійне джерело живлення - це те, скільки струму потрібно користувачеві, скільки струму забезпечить вхід;Імпульсне джерело живлення – це кількість потужності, яка потрібна користувачеві, і кількість потужності, що подається на вхід.
Принципова схема лінійного ланцюга живлення
Пристрої лінійного живлення працюють у лінійному стані, наприклад наші часто використовувані мікросхеми регулятора напруги LM7805, LM317, SPX1117 тощо.На малюнку 1 нижче наведено принципову схему регульованого джерела живлення LM7805.
Рисунок 1 Принципова схема лінійного джерела живлення
З малюнка видно, що лінійне джерело живлення складається з функціональних компонентів, таких як випрямлення, фільтрація, регулювання напруги та накопичення енергії.У той же час загальне лінійне джерело живлення є джерелом живлення з послідовним регулюванням напруги, вихідний струм дорівнює вхідному струму, I1=I2+I3, I3 є опорним кінцем, струм дуже малий, тому I1≈I3 .Чому ми хочемо говорити про струм, тому що конструкція друкованої плати, ширина кожної лінії не встановлюється випадково, повинна визначатися відповідно до величини струму між вузлами на схемі.Розмір струму та потік струму мають бути чіткими, щоб зробити плату правильною.
Лінійна схема друкованої плати блоку живлення
При проектуванні друкованої плати компонування компонентів має бути компактним, усі з’єднання мають бути якомога коротшими, а компоненти та лінії мають розташовуватися відповідно до функціонального зв’язку компонентів схеми.Ця схема джерела живлення - це перше випрямлення, а потім фільтрація, фільтрація - це регулювання напруги, регулювання напруги - конденсатор накопичення енергії, після проходження через конденсатор до наступної ланцюга електроенергії.
На малюнку 2 представлена схема друкованої плати вищевказаної схематичної діаграми, і дві діаграми схожі.Зображення зліва та зображення справа трохи відрізняються, джерело живлення на лівому зображенні подається безпосередньо на вхідну ніжку мікросхеми регулятора напруги після випрямлення, а потім на конденсатор регулятора напруги, де ефект фільтрації конденсатора набагато гірший. , і вихід теж проблематичний.Картинка праворуч хороша.Ми повинні враховувати не тільки потік позитивної проблеми джерела живлення, але також повинні враховувати проблему зворотного потоку, загалом, позитивна лінія електроживлення та лінія зворотного потоку землі повинні бути якомога ближче одна до одної.
Малюнок 2 Схема друкованої плати лінійного джерела живлення
Під час проектування друкованої плати лінійного джерела живлення ми також повинні звернути увагу на проблему розсіювання тепла чіпа регулятора потужності лінійного джерела живлення, як надходить тепло, якщо передній кінець мікросхеми регулятора напруги становить 10 В, вихідний кінець 5 В, і вихідний струм становить 500 мА, тоді на мікросхемі регулятора відбувається падіння напруги 5 В, а виділяється тепло становить 2,5 Вт;Якщо вхідна напруга становить 15 В, падіння напруги становить 10 В, а виділене тепло становить 5 Вт, отже, нам потрібно виділити достатній простір для розсіювання тепла або прийнятний радіатор відповідно до потужності розсіювання тепла.Лінійне джерело живлення, як правило, використовується в ситуаціях, коли різниця тиску є відносно невеликою, а струм відносно малим, інакше використовуйте схему імпульсного джерела живлення.
Приклад схеми високочастотного імпульсного джерела живлення
Імпульсне джерело живлення полягає у використанні схеми для керування комутаційною трубкою для високошвидкісного ввімкнення-вимкнення та відсікання, генерування ШІМ-сигналу через індуктор та діод постійного струму, використання електромагнітного перетворення способу регулювання напруги.Імпульсне джерело живлення, висока ефективність, низьке тепло, ми зазвичай використовуємо схему: LM2575, MC34063, SP6659 і так далі.Теоретично імпульсне джерело живлення однакове на обох кінцях ланцюга, напруга обернено пропорційна, а струм обернено пропорційний.
Рисунок 3. Принципова схема схеми імпульсного джерела живлення LM2575
Схема друкованої плати імпульсного джерела живлення
При проектуванні друкованої плати імпульсного джерела живлення необхідно звернути увагу на: вхідну точку лінії зворотного зв'язку та діод постійного струму, для яких подається постійний струм.Як видно з рисунка 3, при включенні U1 струм I2 надходить в котушку індуктивності L1.Особливістю індуктора є те, що коли струм протікає через індуктор, він не може виникнути раптово або раптово зникнути.Зміна струму в індукторі має часовий процес.Під дією імпульсного струму I2, що протікає через індуктивність, частина електричної енергії перетворюється в магнітну енергію, і струм поступово збільшується, через певний час схема управління U1 вимикає I2, завдяки характеристикам індуктивності, струм не може раптово зникнути, у цей час діод працює, він бере на себе струм I2, тому його називають діодом безперервного струму, можна побачити, що діод безперервного струму використовується для індуктивності.Безперервний струм I3 починається з негативного кінця C3 і тече в позитивний кінець C3 через D1 і L1, що еквівалентно насосу, використовуючи енергію котушки індуктивності для підвищення напруги конденсатора C3.Існує також проблема вхідної точки лінії зворотного зв'язку виявлення напруги, яку слід подавати назад на місце після фільтрації, інакше пульсації вихідної напруги будуть більшими.Ці два пункти часто ігноруються багатьма нашими розробниками друкованих плат, думаючи, що та сама мережа там не однакова, насправді місце не те саме, і вплив на продуктивність великий.На малюнку 4 представлена схема друкованої плати імпульсного джерела живлення LM2575.Давайте подивимося, що не так з неправильною діаграмою.
Малюнок 4 Схема друкованої плати імпульсного джерела живлення LM2575
Чому ми хочемо детально поговорити про принцип схеми, оскільки схема містить багато інформації про друковану плату, таку як точка доступу контакту компонента, поточний розмір мережі вузла тощо, див. схему, дизайн друкованої плати це не проблема.Схеми LM7805 і LM2575 являють собою типову схему лінійного джерела живлення та імпульсного джерела живлення відповідно.Під час виготовлення друкованої плати компонування та підключення цих двох схем друкованої плати безпосередньо на лінії, але продукти відрізняються, а друкована плата відрізняється, яка регулюється відповідно до фактичної ситуації.
Усі зміни невіддільні, тому принцип схеми живлення та способу, яким є плата, і кожен електронний продукт невіддільний від джерела живлення та його схеми, тому вивчіть дві схеми, іншу також зрозуміло.
Час публікації: 04 липня 2023 р