Lernen Sie diese beiden Schaltkreise, das PCB-Design ist nicht schwierig!

Warum das Design von Stromkreisen lernen?

Der Stromversorgungskreis ist ein wichtiger Bestandteil eines elektronischen Produkts. Das Design des Stromversorgungskreises steht in direktem Zusammenhang mit der Leistung des Produkts.

Klassifizierung von Stromversorgungskreisen

Die Stromkreise unserer elektronischen Produkte umfassen hauptsächlich lineare Netzteile und Hochfrequenz-Schaltnetzteile.Theoretisch gibt die lineare Stromversorgung an, wie viel Strom der Benutzer benötigt, der Eingang liefert wie viel Strom;Beim Schaltnetzteil geht es darum, wie viel Strom der Benutzer benötigt und wie viel Strom am Eingangsende bereitgestellt wird.

Schematische Darstellung eines linearen Stromversorgungskreises

Lineare Leistungsgeräte arbeiten in einem linearen Zustand, wie zum Beispiel unsere häufig verwendeten Spannungsregler-Chips LM7805, LM317, SPX1117 und so weiter.Abbildung 1 unten ist das schematische Diagramm des geregelten Stromversorgungskreises des LM7805.

Abbildung 1 Schematische Darstellung einer linearen Stromversorgung

Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die lineare Stromversorgung aus Funktionskomponenten wie Gleichrichtung, Filterung, Spannungsregelung und Energiespeicherung besteht.Gleichzeitig ist das allgemeine lineare Netzteil ein Netzteil mit Reihenspannungsregelung, der Ausgangsstrom ist gleich dem Eingangsstrom, I1 = I2 + I3, I3 ist das Referenzende, der Strom ist sehr klein, also I1≈I3 .Warum wollen wir über den Strom sprechen, denn beim PCB-Design ist die Breite jeder Leitung nicht zufällig festgelegt, sondern muss anhand der Stromgröße zwischen den Knoten im Schaltplan bestimmt werden.Die aktuelle Größe und der aktuelle Fluss sollten klar sein, damit die Platine genau richtig ist. 

Diagramm der linearen Stromversorgungsplatine

Beim Entwurf der Leiterplatte sollte das Layout der Komponenten kompakt sein, alle Verbindungen sollten so kurz wie möglich sein und die Komponenten und Leitungen sollten entsprechend der funktionalen Beziehung der Schaltplankomponenten angeordnet sein.Dieses Stromversorgungsdiagramm ist die erste Gleichrichtung und dann die Filterung, die Filterung ist die Spannungsregelung, die Spannungsregelung ist der Energiespeicherkondensator, nach dem der Strom durch den Kondensator in den folgenden Stromkreis fließt.

Abbildung 2 ist das PCB-Diagramm des obigen schematischen Diagramms, und die beiden Diagramme sind ähnlich.Das linke Bild und das rechte Bild unterscheiden sich ein wenig. Die Stromversorgung im linken Bild erfolgt nach der Gleichrichtung direkt zum Eingangsfuß des Spannungsreglerchips und dann zum Spannungsreglerkondensator, wo die Filterwirkung des Kondensators viel schlechter ist , und die Ausgabe ist auch problematisch.Das Bild rechts ist gut.Wir müssen nicht nur den Fluss des positiven Stromversorgungsproblems berücksichtigen, sondern auch das Rückflussproblem. Im Allgemeinen sollten die positive Stromleitung und die Erdrückflussleitung so nah wie möglich beieinander liegen.

Abbildung 2 PCB-Diagramm der linearen Stromversorgung

Beim Entwurf der linearen Stromversorgungsplatine sollten wir auch auf das Wärmeableitungsproblem des Leistungsreglerchips des linearen Netzteils achten, wie die Wärme entsteht, wenn das vordere Ende des Spannungsreglerchips 10 V beträgt und das Ausgangsende 5 V beträgt. und der Ausgangsstrom 500 mA beträgt, dann gibt es einen Spannungsabfall von 5 V am Reglerchip und die erzeugte Wärme beträgt 2,5 W;Wenn die Eingangsspannung 15 V beträgt, der Spannungsabfall 10 V beträgt und die erzeugte Wärme 5 W beträgt, müssen wir entsprechend der Wärmeableitungsleistung ausreichend Wärmeableitungsraum oder einen angemessenen Kühlkörper vorsehen.Die lineare Stromversorgung wird im Allgemeinen in Situationen verwendet, in denen die Druckdifferenz relativ gering und der Strom relativ gering ist. Andernfalls verwenden Sie bitte den Schaltnetzteilkreis.

Beispiel für einen schematischen Schaltplan für ein Hochfrequenz-Schaltnetzteil

Bei der Schaltstromversorgung wird die Schaltung zur Steuerung des Schaltrohrs für schnelles Ein- und Ausschalten verwendet, eine PWM-Wellenform erzeugt, über die Induktivität und die Dauerstromdiode die elektromagnetische Umwandlung zur Spannungsregelung verwendet.Schaltnetzteil, hoher Wirkungsgrad, geringe Wärmeentwicklung, wir verwenden im Allgemeinen die folgenden Schaltkreise: LM2575, MC34063, SP6659 und so weiter.Theoretisch ist das Schaltnetzteil an beiden Enden des Stromkreises gleich, die Spannung ist umgekehrt proportional und der Strom ist umgekehrt proportional.

Abbildung 3 Schematische Darstellung des Schaltnetzteils LM2575

PCB-Diagramm des Schaltnetzteils

Bei der Gestaltung der Leiterplatte des Schaltnetzteils ist Folgendes zu beachten: Der Eingangspunkt der Rückkopplungsleitung und die Dauerstromdiode sind für wen der Dauerstrom gegeben ist.Wie aus Abbildung 3 ersichtlich ist, fließt beim Einschalten von U1 der Strom I2 in die Induktivität L1.Das Merkmal des Induktors besteht darin, dass der Strom, der durch den Induktor fließt, weder plötzlich erzeugt werden kann noch plötzlich verschwinden kann.Die Stromänderung im Induktor hat einen Zeitablauf.Unter der Wirkung des gepulsten Stroms I2, der durch die Induktivität fließt, wird ein Teil der elektrischen Energie in magnetische Energie umgewandelt, und der Strom steigt allmählich an. Zu einem bestimmten Zeitpunkt schaltet die Steuerschaltung U1 I2 aufgrund der Eigenschaften der Induktivität ab Der Strom kann nicht plötzlich verschwinden. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet die Diode und übernimmt den Strom I2. Daher wird sie als Dauerstromdiode bezeichnet. Es ist ersichtlich, dass die Dauerstromdiode für die Induktivität verwendet wird.Der Dauerstrom I3 beginnt am negativen Ende von C3 und fließt über D1 und L1 zum positiven Ende von C3, was einer Pumpe entspricht und die Energie der Induktivität nutzt, um die Spannung des Kondensators C3 zu erhöhen.Es gibt auch das Problem des Eingangspunkts der Rückkopplungsleitung zur Spannungserkennung, der nach der Filterung an den Ort zurückgeführt werden sollte, da sonst die Welligkeit der Ausgangsspannung größer wird.Diese beiden Punkte werden von vielen unserer PCB-Designer oft ignoriert, weil sie denken, dass das gleiche Netzwerk dort nicht dasselbe ist, der Ort tatsächlich nicht derselbe ist und die Auswirkungen auf die Leistung groß sind.Abbildung 4 ist das PCB-Diagramm des Schaltnetzteils LM2575.Mal sehen, was mit dem falschen Diagramm nicht stimmt.

Abbildung 4: Leiterplattendiagramm des Schaltnetzteils LM2575

Warum wollen wir ausführlich über das Prinzip des Schaltplans sprechen, da der Schaltplan viele PCB-Informationen enthält, z. B. den Zugriffspunkt des Komponenten-Pins, die aktuelle Größe des Knotennetzwerks usw., siehe Schaltplan, PCB-Design ist kein Problem.Die Schaltkreise LM7805 und LM2575 repräsentieren den typischen Schaltungsaufbau einer linearen Stromversorgung bzw. eines Schaltnetzteils.Bei der Herstellung von Leiterplatten sind das Layout und die Verkabelung dieser beiden Leiterplattendiagramme direkt auf der Linie, aber die Produkte sind unterschiedlich und die Leiterplatte ist unterschiedlich, was entsprechend der tatsächlichen Situation angepasst wird.

Alle Änderungen sind untrennbar miteinander verbunden, so dass das Prinzip des Stromkreises und die Art und Weise der Platine so sind, und jedes elektronische Produkt ist untrennbar mit der Stromversorgung und seinem Stromkreis verbunden. Daher wird durch das Erlernen der beiden Stromkreise auch der andere verstanden.