¿Por qué aprender a diseñar circuitos de potencia?
El circuito de alimentación es una parte importante de un producto electrónico, el diseño del circuito de alimentación está directamente relacionado con el rendimiento del producto.
Clasificación de circuitos de alimentación.
Los circuitos de alimentación de nuestros productos electrónicos incluyen principalmente fuentes de alimentación lineales y fuentes de alimentación conmutadas de alta frecuencia.En teoría, la fuente de alimentación lineal es cuánta corriente necesita el usuario, la entrada proporcionará cuánta corriente;La fuente de alimentación conmutada es cuánta energía necesita el usuario y cuánta energía se proporciona en el extremo de entrada.
Diagrama esquemático del circuito de alimentación lineal.
Los dispositivos de potencia lineal funcionan en un estado lineal, como nuestros chips reguladores de voltaje de uso común LM7805, LM317, SPX1117, etc.La Figura 1 a continuación es el diagrama esquemático del circuito de fuente de alimentación regulada LM7805.
Figura 1 Diagrama esquemático de fuente de alimentación lineal.
En la figura se puede ver que la fuente de alimentación lineal se compone de componentes funcionales como rectificación, filtrado, regulación de voltaje y almacenamiento de energía.Al mismo tiempo, la fuente de alimentación lineal general es una fuente de alimentación de regulación de voltaje en serie, la corriente de salida es igual a la corriente de entrada, I1 = I2 + I3, I3 es el extremo de referencia, la corriente es muy pequeña, por lo que I1≈I3 .¿Por qué queremos hablar de la corriente? Porque en el diseño de PCB, el ancho de cada línea no se establece al azar, debe determinarse de acuerdo con el tamaño de la corriente entre los nodos en el esquema.El tamaño actual y el flujo de corriente deben estar claros para que el tablero sea perfecto.
Diagrama de PCB de fuente de alimentación lineal
Al diseñar la PCB, la disposición de los componentes debe ser compacta, todas las conexiones deben ser lo más cortas posible y los componentes y líneas deben disponerse de acuerdo con la relación funcional de los componentes esquemáticos.Este diagrama de suministro de energía es la primera rectificación y luego el filtrado, el filtrado es la regulación de voltaje, la regulación de voltaje es el capacitor de almacenamiento de energía, luego fluye a través del capacitor al siguiente circuito de electricidad.
La Figura 2 es el diagrama de PCB del diagrama esquemático anterior y los dos diagramas son similares.La imagen de la izquierda y la imagen de la derecha son un poco diferentes. La fuente de alimentación en la imagen de la izquierda va directamente al pie de entrada del chip regulador de voltaje después de la rectificación, y luego al capacitor regulador de voltaje, donde el efecto de filtrado del capacitor es mucho peor. , y la salida también es problemática.La imagen de la derecha es buena.No solo debemos considerar el flujo del problema de la fuente de alimentación positiva, sino que también debemos considerar el problema del reflujo; en general, la línea de alimentación positiva y la línea de reflujo de tierra deben estar lo más cerca posible entre sí.
Figura 2 Diagrama de PCB de fuente de alimentación lineal
Al diseñar la PCB de la fuente de alimentación lineal, también debemos prestar atención al problema de disipación de calor del chip regulador de potencia de la fuente de alimentación lineal, cómo llega el calor, si el extremo frontal del chip regulador de voltaje es de 10 V, el extremo de salida es de 5 V, y la corriente de salida es de 500 mA, entonces hay una caída de voltaje de 5 V en el chip regulador y el calor generado es de 2,5 W;Si el voltaje de entrada es de 15 V, la caída de voltaje es de 10 V y el calor generado es de 5 W, por lo tanto, debemos reservar suficiente espacio para disipación de calor o un disipador de calor razonable de acuerdo con la potencia de disipación de calor.La fuente de alimentación lineal se usa generalmente en situaciones donde la diferencia de presión es relativamente pequeña y la corriente es relativamente pequeña; de lo contrario, utilice el circuito de fuente de alimentación conmutada.
Ejemplo esquemático del circuito de fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia
La fuente de alimentación conmutada consiste en utilizar el circuito para controlar el tubo de conmutación para encendido y apagado de alta velocidad, generar forma de onda PWM, a través del inductor y el diodo de corriente continua, el uso de conversión electromagnética de la forma de regular el voltaje.Fuente de alimentación conmutada, alta eficiencia, bajo calor, generalmente usamos el circuito: LM2575, MC34063, SP6659, etc.En teoría, la fuente de alimentación conmutada es igual en ambos extremos del circuito, el voltaje es inversamente proporcional y la corriente es inversamente proporcional.
Figura 3 Diagrama esquemático del circuito de fuente de alimentación conmutada LM2575
Diagrama de PCB de fuente de alimentación conmutada
Al diseñar la PCB de la fuente de alimentación conmutada, es necesario prestar atención a: el punto de entrada de la línea de retroalimentación y el diodo de corriente continua son para quienes se proporciona la corriente continua.Como se puede ver en la Figura 3, cuando se enciende U1, la corriente I2 ingresa al inductor L1.La característica del inductor es que cuando la corriente fluye a través del inductor, no puede generarse repentinamente ni desaparecer repentinamente.El cambio de corriente en el inductor tiene un proceso de tiempo.Bajo la acción de la corriente pulsada I2 que fluye a través de la inductancia, parte de la energía eléctrica se convierte en energía magnética y la corriente aumenta gradualmente; en un momento determinado, el circuito de control U1 apaga I2, debido a las características de la inductancia, el La corriente no puede desaparecer repentinamente, en este momento el diodo funciona, se hace cargo de la corriente I2, por eso se llama diodo de corriente continua, se puede ver que el diodo de corriente continua se usa para la inductancia.La corriente continua I3 comienza desde el extremo negativo de C3 y fluye hacia el extremo positivo de C3 a través de D1 y L1, lo que equivale a una bomba, que utiliza la energía del inductor para aumentar el voltaje del condensador C3.También existe el problema del punto de entrada de la línea de retroalimentación de detección de voltaje, que debe retroalimentarse al lugar después del filtrado; de lo contrario, la ondulación del voltaje de salida será mayor.Muchos de nuestros diseñadores de PCB a menudo ignoran estos dos puntos, pensando que la misma red no es la misma allí; de hecho, el lugar no es el mismo y el impacto en el rendimiento es grande.La Figura 4 es el diagrama de PCB de la fuente de alimentación conmutada LM2575.Veamos qué hay de malo en el diagrama incorrecto.
Figura 4 Diagrama de PCB de la fuente de alimentación conmutada LM2575
¿Por qué queremos hablar sobre el principio esquemático en detalle? Porque el esquema contiene mucha información de PCB, como el punto de acceso del pin del componente, el tamaño actual de la red de nodos, etc., consulte el esquema, diseño de PCB. no es un problema.Los circuitos LM7805 y LM2575 representan el circuito de diseño típico de fuente de alimentación lineal y fuente de alimentación conmutada, respectivamente.Al fabricar PCBS, el diseño y el cableado de estos dos diagramas de PCB están directamente en la línea, pero los productos son diferentes y la placa de circuito es diferente, que se ajusta de acuerdo con la situación real.
Todos los cambios son inseparables, por lo que el principio del circuito de alimentación y la forma en que la placa es así, y cada producto electrónico es inseparable de la fuente de alimentación y su circuito, por lo tanto, aprenda los dos circuitos, el otro también se entenderá.
Hora de publicación: 08-jul-2023