Zergatik ikasi potentzia zirkuituen diseinua
Elikatze-zirkuitua produktu elektroniko baten zati garrantzitsua da, elikatze-zirkuituaren diseinua zuzenean lotuta dago produktuaren errendimenduarekin.
Energia-hornidura zirkuituen sailkapena
Gure produktu elektronikoen potentzia-zirkuituen artean, batez ere, potentzia-iturri linealak eta maiztasun handiko kommutazio-potentzia-iturriak daude. Teorian, potentzia-iturri lineala erabiltzaileak behar duen korronte-kopurua da, sarrerak zenbat korronte emango duen; kommutazio-potentzia-iturria erabiltzaileak behar duen potentzia-kopurua da, eta sarreraren muturrean zenbat potentzia ematen den.
Elikatze-zirkuitu linealaren eskema
Potentzia linealeko gailuek egoera linealean funtzionatzen dute, hala nola, gure ohiko tentsio erregulatzaile txipek, LM7805, LM317, SPX1117 eta abar. Beheko 1. irudian LM7805 erregulatutako potentzia-iturri zirkuituaren eskema ageri da.
1. irudia Energia-iturri linealaren eskema
Irudian ikus daitekeenez, elikatze-iturri lineala osagai funtzionalez osatuta dago, hala nola zuzenketa, iragazketa, tentsio-erregulazioa eta energia-biltegiratzea. Aldi berean, elikatze-iturri lineal orokorra serieko tentsio-erregulazioko elikatze-iturri bat da, irteerako korrontea sarrerako korrontearen berdina da, I1=I2+I3, I3 erreferentzia-muturra da, korrontea oso txikia da, beraz, I1≈I3. Zergatik hitz egin nahi dugu korronteaz, PCB diseinuan, lerro bakoitzaren zabalera ez baita ausaz ezartzen, eskemako nodoen arteko korrontearen tamainaren arabera zehaztu behar baita. Korrontearen tamaina eta korronte-fluxua argi izan behar dira plaka egokia izan dadin.
Energia-iturri linealaren PCB diagrama
PCBa diseinatzerakoan, osagaien diseinua trinkoa izan behar da, konexio guztiak ahalik eta laburrenak izan behar dira, eta osagaiak eta lineak eskema-osagaien arteko erlazio funtzionalaren arabera kokatu behar dira. Elikatze-iturri diagrama hau lehenik zuzenketa da, eta gero iragazketa, iragazketa tentsio-erregulazioa da, tentsio-erregulazioa energia biltegiratzeko kondentsadorea da, kondentsadorearen bidez hurrengo zirkuitura elektrizitatea igaro ondoren.
2. irudia goiko eskema-diagramaren PCB diagrama da, eta bi diagramak antzekoak dira. Ezkerreko irudia eta eskuinekoa apur bat desberdinak dira, ezkerreko irudiko elikatze-iturria zuzenean tentsio-erreguladore txiparen sarrera-oinera doa zuzendu ondoren, eta gero tentsio-erreguladore kondentsadoreara, non kondentsadorearen iragazketa-efektua askoz okerragoa den, eta irteera ere arazo bat den. Eskuineko irudia ona da. Ez dugu elikatze-iturri positiboaren fluxuaren arazoa bakarrik kontuan hartu behar, baita atzerako fluxuaren arazoa ere; oro har, elikatze-linea positiboa eta lurreko atzerako fluxu-linea ahalik eta hurbilen egon behar dira elkarrengandik.
2. irudia: Energia-iturri linealaren PCB diagrama
Elikatze-iturri linealaren PCBa diseinatzerakoan, elikatze-iturri linealaren potentzia-erreguladore txiparen bero-xahutze arazoari ere erreparatu behar diogu, beroa nola sortzen den, tentsio-erreguladore txiparen aurrealdea 10V bada, irteera muturra 5V bada eta irteerako korrontea 500mA bada, orduan 5V-ko tentsio-jausketa dago erreguladore txipan, eta sortutako beroa 2,5W da; Sarrerako tentsioa 15V bada, tentsio-jausketa 10V da, eta sortutako beroa 5W da, beraz, bero-xahutze espazio nahikoa edo bero-hustubide arrazoizkoa gorde behar dugu bero-xahutze potentziaren arabera. Elikatze-iturri lineala, oro har, presio-diferentzia nahiko txikia eta korrontea nahiko txikia den egoeretan erabiltzen da, bestela, erabili kommutazio-elektrikuntza zirkuitua.
Maiztasun handiko kommutazio-energia hornidura zirkuituaren eskema adibidea
Kommutazio-energia-iturria zirkuitu bat erabiltzean datza, kommutazio-hodia kontrolatzeko, abiadura handiko piztea eta moztea ahalbidetzeko, PWM uhin-forma sortzeko, induktorearen eta korronte jarraituko diodoaren bidez, bihurketa elektromagnetikoa erabiliz tentsioa erregulatzeko modua lortzeko. Kommutazio-energia-iturrien, eraginkortasun handiko eta bero gutxiko zirkuituetan, normalean LM2575, MC34063, SP6659 eta abar erabiltzen ditugu. Teorian, kommutazio-energia-iturria berdina da zirkuituaren bi muturretan, tentsioa alderantzizko proportzionala da eta korrontea alderantzizko proportzionala.
3. irudia LM2575 kommutazio-energia-iturri zirkuituaren eskema
Kommutazio-energia-iturriaren PCB diagrama
Kommutazio-energia iturriaren PCBa diseinatzerakoan, honako hauei erreparatu behar zaie: feedback-linearen sarrera-puntua eta korronte jarraituaren diodoa dira korronte jarraitua ematen zaienak. 3. irudian ikus daitekeen bezala, U1 pizten denean, I2 korrontea L1 induktorean sartzen da. Induktorearen ezaugarria da korrontea induktoretik igarotzen denean, ezin dela bat-batean sortu, ezta bat-batean desagertu ere. Induktoreko korrontearen aldaketak denbora-prozesua du. Induktantziatik igarotzen den I2 korronte pultsatuaren eraginpean, energia elektrikoaren zati bat energia magnetiko bihurtzen da, eta korrontea pixkanaka handitzen da. Une jakin batean, U1 kontrol-zirkuituak I2 itzaltzen du. Induktantziaren ezaugarriengatik, korrontea ezin da bat-batean desagertu. Une horretan diodoak funtzionatzen du, I2 korrontea hartzen du, beraz, korronte jarraituaren diodoa deitzen zaio. Ikus daiteke korronte jarraituaren diodoa induktantziarako erabiltzen dela. I3 korronte jarraitua C3-ren mutur negatibotik hasten da eta C3-ren mutur positibora isurtzen da D1 eta L1 bidez, ponpa baten baliokidea dena, induktorearen energia erabiliz C3 kondentsadorearen tentsioa handitzeko. Tentsio detekziorako feedback lerroaren sarrera puntuaren arazoa ere badago, iragazi ondoren lekura itzuli behar baita, bestela irteerako tentsio uhindura handiagoa izango baita. Bi puntu hauek askotan alde batera uzten dituzte gure PCB diseinatzaile askok, sare bera ez dela berdina han pentsatzen baitute, izan ere, lekua ez da berdina, eta errendimenduan eragina handia da. 4. irudia LM2575 kommutazio-potentzia iturriaren PCB diagrama da. Ikus dezagun zer dagoen gaizki diagrama okerrean.
4. irudia LM2575 kommutazio-iturriaren PCB diagrama
Zergatik nahi dugu eskema-printzipioaz xehetasunez hitz egin, eskemak PCB informazio asko duelako, hala nola osagai-pinaren sarbide-puntua, nodo-sarearen uneko tamaina, etab. Ikusi eskema, PCB diseinua ez da arazo bat. LM7805 eta LM2575 zirkuituek elikatze-iturri linealaren eta kommutazio-iturri baten diseinu-zirkuitu tipikoa adierazten dute, hurrenez hurren. PCBak egiterakoan, bi PCB diagrama hauen diseinua eta kableatua zuzenean lerroan daude, baina produktuak desberdinak dira eta zirkuitu-plaka desberdina da, eta hori egoera errealaren arabera egokitzen da.
Aldaketa guztiak banaezinak dira, beraz, potentzia-zirkuituaren printzipioa eta plakaren modua horrela da, eta produktu elektroniko guztiak elikatze-iturritik eta bere zirkuitutik banaezinak dira, beraz, bi zirkuituak ikasiz, bestea ere ulertzen da.
Argitaratze data: 2023ko uztailak 4
