技術(shù)精華:電源模塊的PCB設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2014-06-10 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】電源電路是一個(gè)電子產(chǎn)品的重要組成部分,電源電路設(shè)計(jì)的好壞,直接牽連產(chǎn)品性能的好壞。而電源模塊最重要的是電源電路的PCB設(shè)計(jì),本文就為大家講解兩個(gè)電源模塊電路及其PCB布局,萬(wàn)變不離其宗,只要弄通這兩個(gè)電路和PCB布局,其它的也了然于胸了。
為什么要學(xué)習(xí)電源電路的設(shè)計(jì)?
電源電路是一個(gè)電子產(chǎn)品的重要組成部分,電源電路設(shè)計(jì)的好壞,直接牽連產(chǎn)品性能的好壞。
電源電路的分類(lèi)
我們電子產(chǎn)品的電源電路主要有線性電源和高頻開(kāi)關(guān)電源。從理論上講,線性電源是用戶(hù)需要多少電流,輸入端就要提供多少電流;開(kāi)關(guān)電源是用戶(hù)需要多少功率,輸入端就提供多少功率。
線性電源電路原理圖舉例
線性電源功率器件工作在線性狀態(tài),如我們常用的穩(wěn)壓芯片LM7805、LM317、SPX1117等。下圖1是LM7805穩(wěn)壓電源電路原理圖。
圖1. 線性電源原理圖
從圖上可知,線性電源有整流、濾波、穩(wěn)壓、儲(chǔ)能等功能元件組成,同時(shí),一般用的線性電源為串聯(lián)穩(wěn)壓電源,輸出電流等于輸入電流,I1=I2+I3,I3是參考端,電流很小,因此I1≈I3。我們?yōu)槭裁匆v電流,是因?yàn)镻CB設(shè)計(jì)時(shí),每條線的寬度不是隨便設(shè)的,是要根據(jù)原理圖里元件節(jié)點(diǎn)間的電流大小來(lái)確定的(請(qǐng)查《PCB設(shè)計(jì)銅鉑厚度、線寬和電流關(guān)系表》)。電流大小、電流流向要搞清楚,做板才恰到好處。
[page]
線性電源PCB圖
PCB設(shè)計(jì)時(shí),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(guān)系去布局元件與走線。本電源圖里就是先整流、再濾波、濾波后才是穩(wěn)壓、穩(wěn)壓后才是儲(chǔ)能電容、流經(jīng)電容后才給后面的電路用電。
圖2是上面原理圖的PCB圖,兩個(gè)圖相似。左圖和右圖就是走線有點(diǎn)不一樣,左圖的電源經(jīng)整流后直接就到了穩(wěn)壓芯片的輸入腳了,然后才是穩(wěn)壓電容,這里電容所起的濾波效果就差了很多,輸出也有問(wèn)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(wèn)題,還必須考慮地回流問(wèn)題,一般來(lái)說(shuō),正電源線和地回流線要盡可能同進(jìn)同出,彼此離近點(diǎn)。
圖2. 線性電源PCB圖
設(shè)計(jì)線性電源PCB時(shí)還應(yīng)注意,線性電源的功率穩(wěn)壓芯片的散熱問(wèn)題,熱量是怎么來(lái)的,若穩(wěn)壓芯片前端電壓是10V,輸出端是5V,輸出電流為500mA,那在穩(wěn)壓芯片上就有5V的電壓降,產(chǎn)生的熱量就為2.5W;如果輸入端電壓是15V,電壓降就是10V,產(chǎn)生的熱量就為5W,因此,我們布板是要根據(jù)散熱功率來(lái)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(chǎng)合,否則,請(qǐng)改用開(kāi)關(guān)電源電路。
高頻開(kāi)關(guān)電源電路原理圖舉例
開(kāi)關(guān)電源就是用通過(guò)電路控制開(kāi)關(guān)管進(jìn)行高速的導(dǎo)通與截止,產(chǎn)生PWM波形,經(jīng)過(guò)電感和續(xù)流二極管,利用電磁電轉(zhuǎn)換的方式調(diào)壓。開(kāi)關(guān)電源功率大、效率高、發(fā)熱小,我們一般用的電路有:LM2575、MC34063、SP6659等。開(kāi)關(guān)電源理論上是電路兩端功率相等,電壓成反比,電流成反比。
圖3. LM2575開(kāi)關(guān)電源電路原理圖
開(kāi)關(guān)電源PCB圖
開(kāi)關(guān)電源PCB設(shè)計(jì)時(shí),需要注意的地方是:反饋線的引入點(diǎn)、續(xù)流二極管是給誰(shuí)續(xù)流。從圖3可以看出,U1導(dǎo)通時(shí),電流I2進(jìn)入電感L1,電感的特性是電流在電感里流過(guò)時(shí)不能突然產(chǎn)生,也不能突然消失,電流在電感里的變化時(shí)有一個(gè)時(shí)間過(guò)程的。在脈沖電流I2流過(guò)電感的作用下,有部分電能轉(zhuǎn)換成磁能,電流逐漸增大,到一定時(shí)候,控制電路U1關(guān)斷了I2,由于電感的特性,電流不能突然消失,這時(shí)候二極管起作用了,它接替電流I2,所以叫續(xù)流二極管,可以看出,續(xù)流二極管是給電感用的,續(xù)流的電流I3是從C3的負(fù)端出發(fā),經(jīng)D1,L1后流入C3的正端,這里就相當(dāng)于抽水機(jī),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(cè)的反饋線引入點(diǎn)問(wèn)題,應(yīng)該是經(jīng)過(guò)濾波后的地方反饋回去,不然會(huì)使輸出的電壓紋波更大。這兩點(diǎn)是我們很多PCB設(shè)計(jì)人員經(jīng)常忽視的地方,以為同一個(gè)網(wǎng)絡(luò),接在那兒不是一樣,其實(shí)接的地方不一樣,性能影響是很大的。圖4是LM2575開(kāi)關(guān)電源PCB圖,大家看看錯(cuò)的那幅圖是哪里錯(cuò)了。
圖4. LM2575開(kāi)關(guān)電源PCB圖
我們?yōu)槭裁匆敿?xì)講原理圖原理,因?yàn)樵韴D里包含了許多畫(huà)PCB的信息,如元件引腳的接入點(diǎn),節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的電流大小等,看清楚了原理圖,PCB設(shè)計(jì)就不成問(wèn)題了。LM7805和LM2575電路分別代表了線性電源和開(kāi)關(guān)電源的典型布板電路,做PCB時(shí),直接按這兩種PCB圖布局與布線就行,只是產(chǎn)品不同,電路板也不同,根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。
萬(wàn)變不離其宗,所以的電源電路的原理及布板方式都是如此,而每個(gè)電子產(chǎn)品都離不開(kāi)電源及其電路,因此,學(xué)通了這兩個(gè)電路,其它的也了然于胸了。
相關(guān)閱讀:
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫(kù)獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無(wú)線開(kāi)發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來(lái)更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無(wú)線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 一文掌握UV LED在空凈消殺領(lǐng)域的主要應(yīng)用
- 聚焦汽車(chē)智能化與電動(dòng)化︱AUTO TECH 2025 華南展11月,已全面啟動(dòng),邀您共精彩!
- 【“源”察秋毫系列】 Keithley在碳納米管森林涂層纖維復(fù)合材料的應(yīng)用
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開(kāi)!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開(kāi)啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車(chē)規(guī)與基于V2X的車(chē)輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車(chē)安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車(chē)模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車(chē)用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索
車(chē)載以太網(wǎng)
車(chē)載娛樂(lè)
充電
充電電池
充電器
充電樁
觸控屏
觸控顯示
觸摸開(kāi)關(guān)
傳感技術(shù)
傳感器
傳感器模塊
船型開(kāi)關(guān)
串聯(lián)電阻公式
創(chuàng)智成
磁傳感器
磁環(huán)電感
磁敏三極管
磁性存儲(chǔ)器
磁性元件
磁珠電感
存儲(chǔ)器
大功率管
單向可控硅
刀開(kāi)關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容