Progettazione PCB - Il principio di progettazione del circuito stampato del circuito di alimentazione

Questo articolo introduce i fattori che influenzano la progettazione PCB dei circuiti di alimentazione ed elabora i suoi principi di progettazione. I requisiti di progettazione dei circuiti di alimentazione sono più rigorosi dei circuiti ordinari. Se il circuito stampato non è progettato correttamente, quando una grande quantità di energia viene trasmessa sul circuito stampato, è facile causare incidenti, causando conseguenze estremamente gravi e persino ferire il personale. Se il circuito ha bassa potenza, piccolo tempo di aumento del segnale e grande livello del segnale, i requisiti per il sistema di distribuzione dell'energia non sono molto severi; Tuttavia, se questi fattori vengono modificati, la domanda di energia aumenterà, che richiede un'attenzione attenta al fine di trovare un modo efficace per risolvere i problemi della distribuzione di energia del circuito stampato e della dissipazione del calore dei componenti. Necessità di prestare attenzione ai seguenti aspetti durante la progettazione della scheda PCB del circuito di alimentazione.

1. Separazione di circuiti ad alta potenza e circuiti a bassa potenza

Se la corrente nel circuito è inferiore a 3A, è un circuito a bassa potenza e se la corrente nel circuito è superiore a 3A, è un circuito ad alta potenza. Di solito, utilizzare circuiti di controllo di livello a bassa potenza fattibili per controllare componenti elettronici attivi ad alta potenza. Ad esempio, quando il circuito TTL funziona a 5V, se la corrente è inferiore a 1A, il tiristore può essere controllato per accendere e generare fino a 50A corrente. Di solito, il circuito di regolazione dell'alimentazione e il circuito che controlla possono essere progettati sullo stesso circuito.

La figura 1 mostra un semplice circuito di controllo del raddrizzatore del tiristore. Si può vedere che il trasformatore di impulso isolante è installato nel circuito ad alta potenza del circuito stampato invece del circuito di controllo, perché la sua bobina secondaria è utilizzata per guidare il circuito di controllo del raddrizzatore del tiristore ad alta potenza. Se il circuito a bassa potenza e il circuito ad alta potenza sono progettati sullo stesso circuito, si verificherà un accoppiamento capacitivo e induttivo tra il circuito di alimentazione e il circuito di controllo, causando il malfunzionamento del dispositivo. Pertanto, i circuiti a bassa potenza e i circuiti ad alta potenza dovrebbero essere progettati su diversi circuiti stampati.

2. spessore del materiale del substrato PCB

I dispositivi del circuito di alimentazione di solito hanno bisogno di un dissipatore di calore adatto per dissipare una certa quantità di calore. Se il dissipatore di calore è montato direttamente sul circuito stampato, l'intero circuito aumenterà alla stessa temperatura. Pertanto, la scelta del substrato deve essere in grado di resistere al funzionamento continuo del dispositivo e di solito vengono utilizzati laminati di vetro epossidico. Lo spessore della piastra di pressione più comunemente usato è 1,6 mm. Quando devono essere installati componenti più pesanti, come trasformatori di impulso, radiatori, strozzatori, ecc., lo spessore della piastra di pressione è selezionato per essere 2,4 mm o 3,2 mm. Ora il radiatore può essere stampato sotto forma di applicazione di pasta.

3. Spessore del foglio di rame

È meglio utilizzare un laminato rivestito di rame con uno spessore della lamina di rame di 36um per i circuiti a bassa potenza, mentre un laminato rivestito di rame con uno spessore della lamina di rame di 70um è solitamente utilizzato per i circuiti ad alta potenza. Per alcuni circuiti speciali, è anche possibile scegliere un laminato rivestito di rame con uno spessore di foglio di rame di 105.

Quarto, larghezza del filo

Quando si progetta un circuito stampato di alimentazione, il foglio di rame disponibile sulla superficie del circuito stampato dovrebbe essere completamente utilizzato come un grande cavo di corrente. Il suo metodo di produzione è prima di determinare la distanza tra i fili, e poi distribuire il foglio di rame rimanente come fili. I cavi che trasmettono grandi correnti dovrebbero essere selezionati con una larghezza di linea maggiore. Pertanto, è necessario analizzare la corrente nel circuito per determinare il guasto di corrente più probabile e il più incline ai problemi del cavo nel circuito stampato e determinare che il cavo può resistere alla corrente limite. Se questo non è il caso, è necessario aumentare la larghezza del filo il più possibile.

5. caduta di tensione causata da alta corrente

Nei circuiti di alimentazione, grandi correnti nei cavi del circuito possono causare notevoli cali di tensione. Pertanto, queste grandi cadute di tensione di carico dovrebbero essere evitate il più basso possibile. Se queste correnti di carico devono passare attraverso il circuito stampato e non possono essere aggirate, è necessario assicurarsi che queste grandi cadute di tensione non influenzino la normale funzione del circuito durante la progettazione dei cavi.

Sesto, problemi di dissipazione del calore

Sul circuito sono presenti due fonti principali di generazione di calore: il circuito stesso e i componenti montati su di esso. Ogni sistema (e componente) ha una temperatura massima di esercizio, quindi deve essere assicurato che la temperatura non superi il limite. L'uso di radiatori, il raffreddamento forzato dello scarico, il layout dei componenti e l'installazione orizzontale o verticale del circuito stampato influenzeranno la temperatura del circuito stampato e dei suoi componenti. Gli attuali strumenti EDA possono eseguire rapidamente e accuratamente analisi termiche basate sulla relazione tra generazione corrente e calore. Qualsiasi programma di simulazione del circuito corrispondente (come SPICE) può simulare la generazione di calore statica e dinamica.

Sette, conclusione

Questo articolo è solo un'introduzione ai principi di progettazione PCB dei circuiti di alimentazione. Naturalmente, dopo tutto, la conoscenza è limitata ed è inevitabile che ci siano alcuni pregiudizi. Per favore correggimi per le inadeguatezze.