Навошта вывучаць праектаванне электрычных ланцугоў
Схема харчавання з'яўляецца важнай часткай электроннага вырабу, канструкцыя схемы харчавання непасрэдна звязана з прадукцыйнасцю вырабу.
Класіфікацыя ланцугоў харчавання
Схема харчавання нашых электронных вырабаў у асноўным уключае лінейныя крыніцы харчавання і высокачастотныя імпульсныя крыніцы харчавання. Тэарэтычна, лінейная крыніца харчавання — гэта тое, колькі току патрэбна карыстальніку, і столькі току будзе пададзена на ўваходзе; імпульсная крыніца харчавання — гэта тое, колькі магутнасці патрэбна карыстальніку, і колькі магутнасці будзе пададзена на ўваходзе.
Схематычная схема лінейнай схемы харчавання
Лінейныя сілавыя прылады працуюць у лінейным стане, напрыклад, нашы распаўсюджаныя мікрасхемы рэгулятара напружання LM7805, LM317, SPX1117 і гэтак далей. На малюнку 1 ніжэй паказана прынцыповая схема рэгуляванага блока харчавання LM7805.
Малюнак 1. Схематычная схема лінейнай крыніцы харчавання
З малюнка відаць, што лінейная крыніца сілкавання складаецца з такіх функцыянальных кампанентаў, як выпрамленне, фільтрацыя, рэгуляванне напружання і назапашванне энергіі. У той жа час, звычайная лінейная крыніца сілкавання з'яўляецца паслядоўнай рэгуляцыяй напружання, выхадны ток роўны ўваходнаму току, I1=I2+I3, дзе I3 — гэта апорны ток, таму ток вельмі малы, таму I1≈I3. Чаму мы хочам казаць пра ток, таму што ў канструкцыі друкаванай платы шырыня кожнай лініі не задаецца выпадковым чынам, а вызначаецца ў залежнасці ад памеру току паміж вузламі схемы. Памер току і яго праходжанне павінны быць выразна бачныя, каб плата была правільнай.
Схема друкаванай платы лінейнага блока харчавання
Пры праектаванні друкаванай платы размяшчэнне кампанентаў павінна быць кампактным, усе злучэнні павінны быць максімальна кароткімі, а кампаненты і лініі павінны быць размешчаны ў адпаведнасці з функцыянальнай сувяззю кампанентаў схемы. Гэтая схема харчавання спачатку выконвае выпрамленне, затым фільтрацыю, фільтрацыя - гэта рэгуляванне напружання, рэгуляванне напружання - гэта кандэнсатар назапашвання энергіі, пасля чаго электрычнасць праходзіць праз кандэнсатар у наступную схему.
На малюнку 2 паказана схема друкаванай платы, паказаная вышэй, і абедзве дыяграмы падобныя. Левы і правы малюнкі крыху адрозніваюцца, на левым малюнку крыніца харчавання пасля выпрамлення падключана непасрэдна да ўваходнай ногі мікрасхемы рэгулятара напружання, а затым да кандэнсатара рэгулятара напружання, дзе фільтруючы эфект кандэнсатара значна горшы, і выхад таксама праблематычны. Малюнак справа добры. Мы павінны ўлічваць не толькі праблему патоку дадатнай крыніцы харчавання, але і праблему зваротнага патоку, у цэлым, дадатная лінія харчавання і лінія зваротнага патоку зазямлення павінны быць як мага бліжэй адна да адной.
Малюнак 2. Схема друкаванай платы лінейнага блока харчавання
Пры праектаванні друкаванай платы лінейнага блока харчавання варта звярнуць увагу на праблему цеплааддачы мікрасхемы рэгулятара магутнасці. Як выпрацоўваецца цяпло: калі на ўваходным канцы мікрасхемы рэгулятара напружання падаецца 10 В, на выхадным канцы — 5 В, а выходны ток — 500 мА, то на мікрасхеме рэгулятара падзенне напружання складае 5 В, і выпрацоўваемая магутнасць цяпла складае 2,5 Вт. Калі ўваходнае напружанне складае 15 В, падзенне напружання складае 10 В, а выпрацоўваемая магутнасць цяпла — 5 Вт, то неабходна вылучыць дастатковую прастору для цеплааддачы або радыятар у залежнасці ад магутнасці цеплааддачы. Лінейны блок харчавання звычайна выкарыстоўваецца ў сітуацыях, калі розніца ціску і ток адносна невялікія, у адваротным выпадку выкарыстоўвайце схему імпульснага блока харчавання.
Прыклад схемы высокачастотнага імпульснага блока харчавання
Імпульсны блок харчавання выкарыстоўваецца для кіравання пераключальнай лямпай для хуткаснага ўключэння-выключэння і адключэння, генерацыі ШІМ-сігналу праз індуктыўную шпульку і дыёд пастаяннага току, выкарыстоўваючы электрамагнітнае пераўтварэнне для рэгулявання напружання. Імпульсны блок харчавання мае высокую эфектыўнасць і нізкае награванне, звычайна выкарыстоўваецца ў наступных схемах: LM2575, MC34063, SP6659 і г.д. Тэарэтычна, імпульсны блок харчавання на абодвух канцах ланцуга мае аднолькавую магутнасць, напружанне і ток адваротна прапарцыйныя.
Малюнак 3. Схематычная схема імпульснага блока харчавання LM2575
Схема друкаванай платы імпульснага блока харчавання
Пры праектаванні друкаванай платы імпульснага блока харчавання неабходна звярнуць увагу на: уваходную кропку лініі зваротнай сувязі і дыёд бесперапыннага току, праз якія падаецца бесперапынны ток. Як відаць з малюнка 3, калі U1 уключаны, ток I2 паступае ў індуктыўную шпульку L1. Характарыстыкай індуктыўнасці з'яўляецца тое, што, калі ток праходзіць праз індуктыўную шпульку, ён не можа ўзнікнуць раптоўна і не можа раптоўна знікнуць. Змена току ў індуктыўнасці мае часовы працэс. Пад дзеяннем імпульснага току I2, які праходзіць праз індуктыўную шпульку, частка электрычнай энергіі пераўтвараецца ў магнітную, і ток паступова павялічваецца. У пэўны момант часу схема кіравання U1 адключае I2. З-за характарыстык індуктыўнасці ток не можа раптоўна знікнуць. У гэты час дыёд спрацоўвае, прымаючы на сябе ток I2, таму яго называюць дыёдам бесперапыннага току. Відаць, што дыёд бесперапыннага току выкарыстоўваецца для індуктыўнасці. Бесперапынны ток I3 пачынаецца з адмоўнага канца C3 і цячэ да дадатнага канца C3 праз D1 і L1, што эквівалентна помпе, выкарыстоўваючы энергію індуктыўнасці для павышэння напружання на кандэнсатары C3. Існуе таксама праблема ўваходнай кропкі лініі зваротнай сувязі для выяўлення напружання, якая павінна быць вернута назад у месца пасля фільтрацыі, інакш пульсацыі выхаднога напружання будуць большымі. Гэтыя дзве кропкі часта ігнаруюцца многімі нашымі распрацоўшчыкамі друкаваных поплаткаў, думаючы, што тая ж сетка там не тая ж, на самой справе месца не тое ж самае, і ўплыў на прадукцыйнасць вялікі. Малюнак 4 - гэта схема друкаванай платы імпульснага блока харчавання LM2575. Давайце паглядзім, што не так з няправільнай схемай.
Малюнак 4. Схема друкаванай платы імпульснага блока харчавання LM2575
Чаму мы хочам падрабязна абмеркаваць прынцыпы схемы? Таму што схема змяшчае шмат інфармацыі аб друкаванай плаце, напрыклад, кропку доступу да вываду кампанента, бягучы памер вузлоў сеткі і г.д. Глядзіце схему, дызайн друкаванай платы не з'яўляецца праблемай. Схемы LM7805 і LM2575 прадстаўляюць тыповую схему размяшчэння лінейнага блока харчавання і імпульснага блока харчавання адпаведна. Пры вырабе друкаваных плат размяшчэнне і падключэнне гэтых двух схем друкаваных плат непасрэдна на лініі, але прадукты і друкаваная плата адрозніваюцца, што карэктуецца ў залежнасці ад рэальнай сітуацыі.
Усе змены неаддзельныя ад нас, таму прынцып схемы харчавання і спосаб працы платы такія, і кожны электронны прадукт неаддзельны ад крыніцы харчавання і яе схемы, таму, вывучыўшы дзве схемы, іншая таксама зразумелая.
Час публікацыі: 04 ліпеня 2023 г.
