पावर सर्किट डिज़ाइन क्यों सीखें?
बिजली आपूर्ति सर्किट इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, बिजली आपूर्ति सर्किट का डिज़ाइन सीधे उत्पाद के प्रदर्शन से संबंधित है।
बिजली आपूर्ति सर्किट का वर्गीकरण
हमारे इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के पावर सर्किट में मुख्य रूप से रैखिक बिजली आपूर्ति और उच्च आवृत्ति स्विचिंग बिजली आपूर्ति शामिल हैं।सिद्धांत रूप में, रैखिक बिजली आपूर्ति यह है कि उपयोगकर्ता को कितना करंट चाहिए, इनपुट कितना करंट प्रदान करेगा;स्विचिंग बिजली की आपूर्ति से पता चलता है कि उपयोगकर्ता को कितनी बिजली की आवश्यकता है, और इनपुट अंत में कितनी बिजली प्रदान की जाती है।
रैखिक विद्युत आपूर्ति सर्किट का योजनाबद्ध आरेख
रैखिक बिजली उपकरण एक रैखिक स्थिति में काम करते हैं, जैसे कि हमारे आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज नियामक चिप्स LM7805, LM317, SPX1117 इत्यादि।नीचे चित्र 1 LM7805 विनियमित बिजली आपूर्ति सर्किट का योजनाबद्ध आरेख है।
चित्र 1 रैखिक विद्युत आपूर्ति का योजनाबद्ध आरेख
यह चित्र से देखा जा सकता है कि रैखिक बिजली आपूर्ति सुधार, फ़िल्टरिंग, वोल्टेज विनियमन और ऊर्जा भंडारण जैसे कार्यात्मक घटकों से बनी है।इसी समय, सामान्य रैखिक बिजली आपूर्ति एक श्रृंखला वोल्टेज विनियमन बिजली आपूर्ति है, आउटपुट करंट इनपुट करंट के बराबर है, I1=I2+I3, I3 संदर्भ अंत है, करंट बहुत छोटा है, इसलिए I1≈I3 .हम वर्तमान के बारे में बात क्यों करना चाहते हैं, क्योंकि पीसीबी डिज़ाइन, प्रत्येक पंक्ति की चौड़ाई यादृच्छिक रूप से निर्धारित नहीं की जाती है, योजनाबद्ध में नोड्स के बीच वर्तमान के आकार के अनुसार निर्धारित की जानी है।बोर्ड को सही बनाने के लिए वर्तमान आकार और धारा प्रवाह स्पष्ट होना चाहिए।
रैखिक बिजली आपूर्ति पीसीबी आरेख
पीसीबी को डिजाइन करते समय, घटकों का लेआउट कॉम्पैक्ट होना चाहिए, सभी कनेक्शन यथासंभव छोटे होने चाहिए, और घटकों और लाइनों को योजनाबद्ध घटकों के कार्यात्मक संबंध के अनुसार रखा जाना चाहिए।यह बिजली आपूर्ति आरेख पहला सुधार है, और फिर फ़िल्टरिंग, फ़िल्टरिंग वोल्टेज विनियमन है, वोल्टेज विनियमन ऊर्जा भंडारण संधारित्र है, संधारित्र के माध्यम से निम्नलिखित सर्किट बिजली में प्रवाहित होने के बाद।
चित्र 2 उपरोक्त योजनाबद्ध आरेख का पीसीबी आरेख है, और दोनों आरेख समान हैं।बायीं तस्वीर और दायीं तस्वीर थोड़ी अलग हैं, बायीं तस्वीर में बिजली की आपूर्ति सुधार के बाद सीधे वोल्टेज नियामक चिप के इनपुट पैर पर होती है, और फिर वोल्टेज नियामक संधारित्र पर, जहां संधारित्र का फ़िल्टरिंग प्रभाव बहुत खराब होता है , और आउटपुट भी समस्याग्रस्त है।दाहिनी ओर की तस्वीर अच्छी है.हमें न केवल सकारात्मक बिजली आपूर्ति समस्या के प्रवाह पर विचार करना चाहिए, बल्कि बैकफ्लो समस्या पर भी विचार करना चाहिए, सामान्य तौर पर, सकारात्मक बिजली लाइन और ग्राउंड बैकफ्लो लाइन जितना संभव हो एक दूसरे के करीब होनी चाहिए।
चित्र 2 रैखिक बिजली आपूर्ति का पीसीबी आरेख
रैखिक बिजली आपूर्ति पीसीबी को डिजाइन करते समय, हमें रैखिक बिजली आपूर्ति के पावर नियामक चिप की गर्मी अपव्यय समस्या पर भी ध्यान देना चाहिए, गर्मी कैसे आती है, यदि वोल्टेज नियामक चिप फ्रंट एंड 10V है, आउटपुट अंत 5V है, और आउटपुट करंट 500mA है, तो रेगुलेटर चिप पर 5V वोल्टेज ड्रॉप होता है, और उत्पन्न गर्मी 2.5W होती है;यदि इनपुट वोल्टेज 15V है, तो वोल्टेज ड्रॉप 10V है, और उत्पन्न गर्मी 5W है, इसलिए, हमें गर्मी अपव्यय शक्ति के अनुसार पर्याप्त गर्मी अपव्यय स्थान या उचित हीट सिंक को अलग रखने की आवश्यकता है।रैखिक बिजली आपूर्ति का उपयोग आम तौर पर उन स्थितियों में किया जाता है जहां दबाव अंतर अपेक्षाकृत छोटा होता है और वर्तमान अपेक्षाकृत छोटा होता है, अन्यथा, कृपया स्विचिंग बिजली आपूर्ति सर्किट का उपयोग करें।
उच्च आवृत्ति स्विचिंग बिजली आपूर्ति सर्किट योजनाबद्ध उदाहरण
स्विचिंग बिजली की आपूर्ति उच्च गति पर ऑन-ऑफ और कट-ऑफ के लिए स्विचिंग ट्यूब को नियंत्रित करने के लिए सर्किट का उपयोग करना है, प्रारंभ करनेवाला और निरंतर वर्तमान डायोड के माध्यम से पीडब्लूएम तरंग उत्पन्न करना, वोल्टेज को विनियमित करने के तरीके के विद्युत चुम्बकीय रूपांतरण का उपयोग करना है।स्विचिंग बिजली की आपूर्ति, उच्च दक्षता, कम गर्मी, हम आम तौर पर सर्किट का उपयोग करते हैं: LM2575, MC34063, SP6659 और इसी तरह।सिद्धांत रूप में, सर्किट के दोनों सिरों पर स्विचिंग बिजली की आपूर्ति समान होती है, वोल्टेज व्युत्क्रमानुपाती होता है, और करंट व्युत्क्रमानुपाती होता है।
चित्र 3 LM2575 स्विचिंग बिजली आपूर्ति सर्किट का योजनाबद्ध आरेख
स्विचिंग बिजली आपूर्ति का पीसीबी आरेख
स्विचिंग बिजली आपूर्ति के पीसीबी को डिजाइन करते समय, इस पर ध्यान देना आवश्यक है: फीडबैक लाइन का इनपुट बिंदु और निरंतर वर्तमान डायोड जिनके लिए निरंतर वर्तमान दिया जाता है।जैसा कि चित्र 3 से देखा जा सकता है, जब U1 चालू होता है, तो वर्तमान I2 प्रारंभ करनेवाला L1 में प्रवेश करता है।प्रारंभ करनेवाला की विशेषता यह है कि जब प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है, तो यह अचानक उत्पन्न नहीं हो सकती है, न ही यह अचानक गायब हो सकती है।प्रारंभ करनेवाला में धारा के परिवर्तन की एक समय प्रक्रिया होती है।प्रेरण के माध्यम से बहने वाली स्पंदित धारा I2 की क्रिया के तहत, कुछ विद्युत ऊर्जा चुंबकीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, और धारा धीरे-धीरे बढ़ती है, एक निश्चित समय पर, नियंत्रण सर्किट U1 प्रेरण की विशेषताओं के कारण I2 को बंद कर देता है, करंट अचानक गायब नहीं हो सकता, इस समय डायोड काम करता है, यह करंट I2 को अपने ऊपर ले लेता है, इसलिए इसे निरंतर करंट डायोड कहा जाता है, यह देखा जा सकता है कि निरंतर करंट डायोड का उपयोग इंडक्शन के लिए किया जाता है।निरंतर धारा I3 C3 के नकारात्मक सिरे से शुरू होती है और D1 और L1 के माध्यम से C3 के सकारात्मक सिरे में प्रवाहित होती है, जो एक पंप के बराबर है, जो संधारित्र C3 के वोल्टेज को बढ़ाने के लिए प्रारंभ करनेवाला की ऊर्जा का उपयोग करता है।वोल्टेज डिटेक्शन की फीडबैक लाइन के इनपुट पॉइंट की भी समस्या है, जिसे फ़िल्टर करने के बाद वापस जगह पर फीड किया जाना चाहिए, अन्यथा आउटपुट वोल्टेज रिपल बड़ा होगा।हमारे कई पीसीबी डिजाइनर अक्सर इन दो बिंदुओं को नजरअंदाज कर देते हैं, यह सोचकर कि वहां समान नेटवर्क नहीं है, वास्तव में, जगह समान नहीं है, और प्रदर्शन प्रभाव बहुत अच्छा है।चित्र 4 LM2575 स्विचिंग बिजली आपूर्ति का पीसीबी आरेख है।आइए देखें कि ग़लत आरेख में क्या ग़लत है।
चित्रा 4 एलएम2575 स्विचिंग बिजली आपूर्ति का पीसीबी आरेख
हम योजनाबद्ध सिद्धांत के बारे में विस्तार से बात क्यों करना चाहते हैं, क्योंकि योजनाबद्ध में बहुत सारी पीसीबी जानकारी होती है, जैसे घटक पिन का पहुंच बिंदु, नोड नेटवर्क का वर्तमान आकार इत्यादि, योजनाबद्ध, पीसीबी डिज़ाइन देखें ये कोई समस्या नहीं है।LM7805 और LM2575 सर्किट क्रमशः रैखिक बिजली आपूर्ति और स्विचिंग बिजली आपूर्ति के विशिष्ट लेआउट सर्किट का प्रतिनिधित्व करते हैं।पीसीबीएस बनाते समय, इन दोनों पीसीबी आरेखों का लेआउट और वायरिंग सीधे लाइन पर होती है, लेकिन उत्पाद अलग होते हैं और सर्किट बोर्ड अलग होता है, जिसे वास्तविक स्थिति के अनुसार समायोजित किया जाता है।
सभी परिवर्तन अविभाज्य हैं, इसलिए पावर सर्किट का सिद्धांत और बोर्ड जिस तरह से है, और प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद बिजली आपूर्ति और उसके सर्किट से अविभाज्य है, इसलिए, दो सर्किट सीखें, अन्य भी समझ में आता है।
पोस्ट समय: जुलाई-04-2023