Neden güç devresi tasarımını öğrenmelisiniz?
Güç kaynağı devresi bir elektronik ürünün önemli bir parçasıdır, güç kaynağı devresinin tasarımı ürünün performansıyla doğrudan ilgilidir.
Güç kaynağı devrelerinin sınıflandırılması
Elektronik ürünlerimizin güç devreleri temel olarak doğrusal güç kaynaklarını ve yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynaklarını içerir. Teorik olarak doğrusal güç kaynağı kullanıcının ne kadar akıma ihtiyaç duyduğunu, girişin ise ne kadar akım sağlayacağını; Anahtarlamalı güç kaynağı, kullanıcının ne kadar güce ihtiyaç duyduğu ve giriş ucunda ne kadar gücün sağlandığıdır.
Doğrusal güç kaynağı devresinin şematik diyagramı
Doğrusal güç cihazları, yaygın olarak kullanılan voltaj regülatör çiplerimiz LM7805, LM317, SPX1117 ve benzeri gibi doğrusal bir durumda çalışır. Aşağıdaki Şekil 1, LM7805 regüle edilmiş güç kaynağı devresinin şematik diyagramıdır.
Şekil 1 Doğrusal güç kaynağının şematik diyagramı
Şekilden doğrusal güç kaynağının doğrultma, filtreleme, voltaj regülasyonu ve enerji depolama gibi fonksiyonel bileşenlerden oluştuğu görülmektedir. Aynı zamanda, genel doğrusal güç kaynağı bir seri voltaj düzenleme güç kaynağıdır, çıkış akımı giriş akımına eşittir, I1=I2+I3, I3 referans ucudur, akım çok küçüktür, yani I1≈I3 . Neden akımdan bahsetmek istiyoruz, çünkü PCB tasarımında her hattın genişliği rastgele ayarlanmaz, şematikteki düğümler arasındaki akımın boyutuna göre belirlenecektir. Kartın tam olarak doğru olması için mevcut boyut ve akım akışının net olması gerekir.
Doğrusal güç kaynağı PCB şeması
PCB tasarlanırken bileşenlerin yerleşimi kompakt olmalı, tüm bağlantılar mümkün olduğu kadar kısa olmalı ve bileşenler ve hatlar şematik bileşenlerin işlevsel ilişkilerine göre yerleştirilmelidir. Bu güç kaynağı şeması ilk düzeltmedir ve daha sonra filtreleme, filtreleme voltaj regülasyonudur, voltaj regülasyonu enerji depolama kondansatörüdür, kondansatörden aşağıdaki devre elektriğine aktıktan sonra.
Şekil 2, yukarıdaki şematik diyagramın PCB diyagramıdır ve iki diyagram benzerdir. Sol resim ve sağ resim biraz farklı, sol resimdeki güç kaynağı, düzeltmeden sonra doğrudan voltaj regülatör çipinin giriş ayağına ve ardından kapasitörün filtreleme etkisinin çok daha kötü olduğu voltaj regülatör kapasitörüne gidiyor. ve çıktı da sorunlu. Sağdaki resim çok güzel. Sadece pozitif güç kaynağı sorununun akışını değil, aynı zamanda geri akış sorununu da dikkate almalıyız, genel olarak pozitif güç hattı ile toprak geri akış hattı birbirine mümkün olduğunca yakın olmalıdır.
Şekil 2 Doğrusal güç kaynağının PCB diyagramı
Doğrusal güç kaynağı PCB'sini tasarlarken, doğrusal güç kaynağının güç regülatör çipinin ısı dağılımı problemine, ısının nasıl geldiğine, voltaj regülatör çipinin ön ucu 10V ise çıkış ucunun 5V olmasına da dikkat etmeliyiz, ve çıkış akımı 500mA ise, regülatör çipinde 5V'luk bir voltaj düşüşü vardır ve üretilen ısı 2,5W'dır; Giriş voltajı 15V, voltaj düşüşü 10V ve üretilen ısı 5W ise, ısı dağıtım gücüne göre yeterli ısı dağıtım alanı veya makul bir ısı emici ayırmamız gerekir. Doğrusal güç kaynağı genellikle basınç farkının nispeten küçük ve akımın nispeten küçük olduğu durumlarda kullanılır, aksi takdirde lütfen anahtarlamalı güç kaynağı devresini kullanın.
Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynağı devre şeması örneği
Anahtarlamalı güç kaynağı, yüksek hızlı açma ve kesme için anahtarlama tüpünü kontrol etmek için devreyi kullanmak, indüktör ve sürekli akım diyotu aracılığıyla PWM dalga formu oluşturmak, voltajı düzenleme yolunun elektromanyetik dönüşümünü kullanmaktır. Anahtarlama güç kaynağı, yüksek verimlilik, düşük ısı, genellikle devreyi kullanırız: LM2575, MC34063, SP6659 vb. Teorik olarak, anahtarlamalı güç kaynağı devrenin her iki ucunda eşittir, voltaj ters orantılıdır ve akım ters orantılıdır.
Şekil 3 LM2575 anahtarlamalı güç kaynağı devresinin şematik diyagramı
Anahtarlama güç kaynağının PCB şeması
Anahtarlamalı güç kaynağının PCB'sini tasarlarken aşağıdakilere dikkat etmek gerekir: geri besleme hattının giriş noktası ve sürekli akım diyotu, sürekli akımın verildiği kişilerdir. Şekil 3'ten görülebileceği gibi U1 açıldığında I2 akımı L1 indüktörüne girer. İndüktörün özelliği, indüktörden akım geçtiğinde aniden oluşamaması veya aniden kaybolmamasıdır. İndüktördeki akımın değişiminin bir zaman süreci vardır. Endüktanstan akan darbeli akım I2'nin etkisi altında, elektrik enerjisinin bir kısmı manyetik enerjiye dönüştürülür ve akım yavaş yavaş artar, belirli bir zamanda kontrol devresi U1, endüktansın özellikleri nedeniyle I2'yi kapatır. akım aniden kaybolamaz, bu sırada diyot çalışır, I2 akımını devralır, dolayısıyla sürekli akım diyotu olarak adlandırılır, endüktans için sürekli akım diyotunun kullanıldığı görülebilir. Sürekli akım I3, C3'ün negatif ucundan başlar ve C3 kapasitörünün voltajını arttırmak için indüktörün enerjisini kullanarak bir pompaya eşdeğer olan D1 ve L1 boyunca C3'ün pozitif ucuna akar. Ayrıca, filtrelemeden sonra yerine geri beslenmesi gereken voltaj algılama geri besleme hattının giriş noktası sorunu da vardır, aksi takdirde çıkış voltajı dalgalanması daha büyük olacaktır. Bu iki nokta çoğu PCB tasarımcımız tarafından genellikle göz ardı edilir, orada aynı ağın aynı olmadığını, aslında yerin aynı olmadığını ve performans etkisinin büyük olduğunu düşünürler. Şekil 4, LM2575 anahtarlamalı güç kaynağının PCB şemasıdır. Yanlış diyagramda neyin yanlış olduğunu görelim.
Şekil 4 LM2575 anahtarlamalı güç kaynağının PCB şeması
Neden şematik prensip hakkında ayrıntılı olarak konuşmak istiyoruz, çünkü şematik, bileşen pininin erişim noktası, düğüm ağının mevcut boyutu vb. gibi birçok PCB bilgisi içeriyor, şematik PCB tasarımına bakın sorun değil. LM7805 ve LM2575 devreleri sırasıyla doğrusal güç kaynağı ve anahtarlamalı güç kaynağının tipik yerleşim devresini temsil eder. PCBS yaparken, bu iki PCB şemasının düzeni ve kablolaması doğrudan hat üzerindedir, ancak ürünler farklıdır ve devre kartı farklıdır, bu da fiili duruma göre ayarlanır.
Tüm değişiklikler ayrılamaz, dolayısıyla güç devresinin prensibi ve kartın şekli de öyledir ve her elektronik ürün güç kaynağından ve devresinden ayrılamaz, bu nedenle iki devreyi öğrenin, diğeri de anlaşılsın.
Gönderim zamanı: Temmuz-08-2023
