Mengapa mempelajari desain rangkaian daya
Rangkaian catu daya merupakan bagian penting dari suatu produk elektronik, desain rangkaian catu daya berhubungan langsung dengan kinerja produk.
Klasifikasi rangkaian catu daya
Sirkuit daya produk elektronik kami terutama mencakup catu daya linier dan catu daya switching frekuensi tinggi.Secara teori, catu daya linier adalah berapa banyak arus yang dibutuhkan pengguna, masukan akan menyediakan berapa banyak arus;Peralihan catu daya adalah berapa banyak daya yang dibutuhkan pengguna, dan berapa banyak daya yang disediakan pada ujung input.
Diagram skema rangkaian catu daya linier
Perangkat daya linier bekerja dalam keadaan linier, seperti chip pengatur tegangan yang biasa kami gunakan LM7805, LM317, SPX1117 dan sebagainya.Gambar 1 di bawah ini adalah diagram skema rangkaian catu daya teregulasi LM7805.
Gambar 1 Diagram skema catu daya linier
Terlihat dari gambar bahwa catu daya linier terdiri dari komponen fungsional seperti penyearah, penyaringan, pengaturan tegangan dan penyimpanan energi.Pada saat yang sama, catu daya linier umum adalah catu daya pengatur tegangan seri, arus keluaran sama dengan arus masukan, I1=I2+I3, I3 adalah ujung referensi, arusnya sangat kecil, jadi I1≈I3 .Mengapa kita ingin berbicara tentang arus, karena desain PCB, lebar setiap baris tidak diatur secara acak, melainkan ditentukan sesuai dengan besarnya arus antar node dalam skema.Ukuran arus dan aliran arus harus jelas agar papannya pas.
Diagram PCB catu daya linier
Saat mendesain PCB, tata letak komponen harus kompak, semua sambungan harus sesingkat mungkin, dan komponen serta garis harus disusun sesuai dengan hubungan fungsional komponen skema.Diagram catu daya ini adalah penyearah pertama, kemudian penyaringan, penyaringan adalah pengaturan tegangan, pengaturan tegangan adalah kapasitor penyimpan energi, setelah dialirkan melalui kapasitor ke rangkaian listrik berikut.
Gambar 2 adalah diagram PCB dari diagram skematik di atas, dan kedua diagram tersebut serupa.Gambar kiri dan gambar kanan sedikit berbeda, catu daya di gambar kiri langsung ke kaki masukan chip pengatur tegangan setelah perbaikan, dan kemudian kapasitor pengatur tegangan, di mana efek penyaringan kapasitor jauh lebih buruk , dan hasilnya juga bermasalah.Gambar di sebelah kanan bagus.Kita tidak hanya harus mempertimbangkan aliran masalah catu daya positif, tetapi juga harus mempertimbangkan masalah arus balik, secara umum saluran listrik positif dan saluran arus balik tanah harus sedekat mungkin satu sama lain.
Gambar 2 Diagram PCB catu daya linier
Saat merancang PCB catu daya linier, kita juga harus memperhatikan masalah pembuangan panas chip pengatur daya catu daya linier, bagaimana panasnya datang, jika ujung depan chip pengatur tegangan adalah 10V, ujung keluarannya adalah 5V, dan arus keluarannya adalah 500mA, kemudian terjadi penurunan tegangan 5V pada chip regulator, dan panas yang dihasilkan adalah 2,5W;Jika tegangan input 15V, penurunan tegangan 10V, dan panas yang dihasilkan 5W, oleh karena itu, kita perlu menyisihkan ruang pembuangan panas yang cukup atau heat sink yang wajar sesuai dengan daya pembuangan panas.Catu daya linier umumnya digunakan dalam situasi di mana perbedaan tekanan relatif kecil dan arusnya relatif kecil, jika tidak, silakan gunakan rangkaian catu daya switching.
Contoh skema rangkaian catu daya switching frekuensi tinggi
Peralihan catu daya adalah dengan menggunakan rangkaian untuk mengontrol tabung peralihan untuk on-off dan cut-off berkecepatan tinggi, menghasilkan bentuk gelombang PWM, melalui induktor dan dioda arus kontinu, penggunaan konversi elektromagnetik sebagai cara untuk mengatur tegangan.Mengganti catu daya, efisiensi tinggi, panas rendah, biasanya kita menggunakan rangkaian: LM2575, MC34063, SP6659 dan seterusnya.Secara teori, catu daya switching sama di kedua ujung rangkaian, tegangan berbanding terbalik, dan arus berbanding terbalik.
Gambar 3 Diagram skema rangkaian catu daya switching LM2575
Diagram PCB peralihan catu daya
Saat merancang PCB catu daya switching, perlu diperhatikan: titik masukan dari jalur umpan balik dan dioda arus kontinu adalah tempat arus kontinu diberikan.Seperti terlihat pada Gambar 3, ketika U1 dinyalakan, arus I2 masuk ke induktor L1.Ciri-ciri induktor adalah ketika arus mengalir melalui induktor, tidak dapat timbul secara tiba-tiba, juga tidak dapat hilang secara tiba-tiba.Perubahan arus pada induktor mempunyai proses waktu.Di bawah aksi arus berdenyut I2 yang mengalir melalui induktansi, sebagian energi listrik diubah menjadi energi magnet, dan arus secara bertahap meningkat, pada waktu tertentu, rangkaian kontrol U1 mematikan I2, karena karakteristik induktansi, the Arus tidak bisa tiba-tiba hilang, pada saat ini dioda bekerja mengambil alih arus I2, sehingga disebut dengan dioda arus kontinu, terlihat dioda arus kontinu digunakan untuk induktansinya.Arus kontinu I3 dimulai dari ujung negatif C3 dan mengalir ke ujung positif C3 melalui D1 dan L1, yang setara dengan pompa, menggunakan energi induktor untuk menaikkan tegangan kapasitor C3.Ada juga masalah pada titik masukan dari jalur umpan balik deteksi tegangan, yang harus diumpankan kembali ke tempatnya setelah penyaringan, jika tidak, riak tegangan keluaran akan lebih besar.Kedua poin ini sering diabaikan oleh banyak desainer PCB kami, berpikir bahwa jaringan yang sama tidak sama di sana, pada kenyataannya, tempatnya tidak sama, dan dampak kinerjanya sangat besar.Gambar 4 adalah diagram PCB catu daya switching LM2575.Mari kita lihat apa yang salah dengan diagram yang salah.
Gambar 4 Diagram PCB catu daya switching LM2575
Mengapa kita ingin membahas prinsip skema secara detail, karena skema berisi banyak informasi PCB, seperti titik akses pin komponen, ukuran jaringan node saat ini, dll. Lihat skema, desain PCB tidak menjadi masalah.Sirkuit LM7805 dan LM2575 masing-masing mewakili sirkuit tata letak tipikal catu daya linier dan catu daya switching.Saat membuat PCB, tata letak dan pengkabelan kedua diagram PCB ini langsung pada jalurnya, tetapi produknya berbeda dan papan sirkuitnya berbeda, yang disesuaikan dengan keadaan sebenarnya.
Semua perubahan tidak dapat dipisahkan, begitu pula prinsip rangkaian daya dan cara papannya, dan setiap produk elektronik tidak dapat dipisahkan dari catu daya dan rangkaiannya, oleh karena itu, pelajari kedua rangkaian tersebut, yang lain juga dipahami.
Waktu posting: 08-Juli-2023