pcb設計之電源小結

2021-09-02 10:04:34 字數 1825 閱讀 2837

電源電路是乙個電子產品的重要組成部分,電源電路設計的好壞,直接牽連產品效能的好壞。我們電子產品的電源電路主要有線性電源和高頻開關電源。從理論上講,線性電源是使用者需要多少電流,輸入端就要提供多少電流;開關電源是使用者需要多少功率,輸入端就提供多少功率。

線性電源

線性電源有整流、濾波、穩壓、儲能等功能元件組成,同時,一般用的線性電源為串聯穩壓電源,輸出電流等於輸入電流,i1=i2+i3,i3是參考端,電流很小,因此i1≈i3。我們為什麼要講電流,是因為pcb設計時,每條線的寬度不是隨便設的,是要根據原理圖裡元件節點間的電流大小來確定的(請查《pcb設計銅鉑厚度、線寬和電流關係表》)。電流大小、電流流向要搞清楚,做板才恰到好處。

pcb設計時,元件的布局要緊湊,要讓所有的連線盡可能短,要按原理圖元件功能關係去布局元件與走線。本電源圖里就是先整流、再濾波、濾波後才是穩壓、穩壓後才是儲能電容、流經電容後才給後面的電路用電。圖二是上面原理圖的pcb圖,兩個圖相似。左圖和右圖就是走線有點不一樣,左圖的電源經整流後直接就到了穩壓晶元的輸入腳了,然後才是穩壓電容,這裡電容所起的濾波效果就差了很多,輸出也有問題。右圖就是比較好的圖了。我們不僅要考慮正電源的流向問題,還必須考慮地回流問題,一般來說,正電源線和地回流線要盡可能同進同出,彼此離近點。

設計線性電源pcb時還應注意,線性電源的功率穩壓晶元的散熱問題,熱量是怎麼來的,若穩壓晶元前端電壓是10v,輸出端是5v,輸出電流為500ma,那在穩壓晶元上就有5v的電壓降,產生的熱量就為2.5w;如果輸入端電壓是15v,電壓降就是10v,產生的熱量就為5w,因此,我們布板是要根據散熱功率來留出足夠的散熱空間或合理的散熱片。線性電源一般用在壓差比較小,電流比較小的場合,否則,請改用開關電源電路。

高頻開關電源

開關電源就是用通過電路控制開關管進行高速的導通與截止,產生pwm波形,經過電感和續流二極體,利用電磁電轉換的方式調壓。開關電源功率大、效率高、發熱小,我們一般用的電路有:lm2575、mc34063、sp6659等。開關電源理論上是電路兩端功率相等,電壓成反比,電流成反比。

開關電源pcb設計時,需要注意的地方是:反饋線的引入點、續流二極體是給誰續流。從圖三可以看出,u1導通時,電流i2進入電感l1,電感的特性是電流在電感裡流過時不能突然產生,也不能突然消失,電流在電感裡的變化時有乙個時間過程的。在脈衝電流i2流過電感的作用下,有部分電能轉換成磁能,電流逐漸增大,到一定時候,控制電路u1關斷了i2,由於電感的特性,電流不能突然消失,這時候二極體起作用了,它接替電流i2,所以叫續流二極體,可以看出,續流二極體是給電感用的,續流的電流i3是從c3的負端出發,經d1,l1後流入c3的正端,這裡就相當於抽水機,利用電感的能量,把電容c3的電壓提高了。還有就是電壓檢測的反饋線引入點問題,應該是經過濾波後的地方反饋回去,不然會使輸出的電壓紋波更大。這兩點是我們很多pcb設計人員經常忽視的地方,以為同乙個網路,接在那兒不是一樣,其實接的地方不一樣,效能影響是很大的。

我們為什麼要詳細講原理圖原理,因為原理圖裡包含了許多畫pcb的資訊,如元件引腳的接入點,節點網路的電流大小等,看清楚了原理圖,pcb設計就不成問題了。lm7805和lm2575電路分別代表了線性電源和開關電源的典型布板電路,做pcb時,直接按這兩種pcb圖布局與佈線就行,只是產品不同,電路板也不同,根據實際情況調整。

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