ഈ രണ്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ പഠിക്കൂ, PCB ഡിസൈൻ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള കാര്യമല്ല!

പവർ സർക്യൂട്ട് ഡിസൈൻ എന്തിന് പഠിക്കണം
ഒരു ഇലക്ട്രോണിക് ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമാണ് പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ട്, കാരണം പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ടിന്റെ രൂപകൽപ്പന ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ പ്രകടനവുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

വൈദ്യുതി വിതരണ സർക്യൂട്ടുകളുടെ വർഗ്ഗീകരണം
ഞങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോണിക് ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ പവർ സർക്യൂട്ടുകളിൽ പ്രധാനമായും ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈകളും ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈകളും ഉൾപ്പെടുന്നു. സിദ്ധാന്തത്തിൽ, ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈ എന്നത് ഉപയോക്താവിന് എത്ര കറന്റ് ആവശ്യമാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇൻപുട്ട് എത്ര കറന്റ് നൽകും; സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ എന്നത് ഉപയോക്താവിന് എത്ര പവർ ആവശ്യമാണ്, ഇൻപുട്ട് അറ്റത്ത് എത്ര പവർ നൽകുന്നു എന്നതാണ്.
ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ടിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
ലീനിയർ പവർ ഉപകരണങ്ങൾ ഒരു ലീനിയർ അവസ്ഥയിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, ഉദാഹരണത്തിന് നമ്മൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന വോൾട്ടേജ് റെഗുലേറ്റർ ചിപ്പുകൾ LM7805, LM317, SPX1117 മുതലായവ. LM7805 നിയന്ത്രിത പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ടിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം ചുവടെയുള്ള ചിത്രം 1 ആണ്.

ചിത്രം 1 ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും, ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈയിൽ റെക്റ്റിഫിക്കേഷൻ, ഫിൽട്ടറിംഗ്, വോൾട്ടേജ് റെഗുലേഷൻ, എനർജി സ്റ്റോറേജ് തുടങ്ങിയ ഫങ്ഷണൽ ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. അതേ സമയം, ജനറൽ ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈ ഒരു സീരീസ് വോൾട്ടേജ് റെഗുലേഷൻ പവർ സപ്ലൈ ആണ്, ഔട്ട്പുട്ട് കറന്റ് ഇൻപുട്ട് കറന്റിന് തുല്യമാണ്, I1=I2+I3, I3 റഫറൻസ് എൻഡ് ആണ്, കറന്റ് വളരെ ചെറുതാണ്, അതിനാൽ I1≈I3. പിസിബി ഡിസൈൻ, ഓരോ ലൈനിന്റെയും വീതി ക്രമരഹിതമായി സജ്ജീകരിച്ചിട്ടില്ലാത്തതിനാൽ, സ്കീമാറ്റിക് നോഡുകൾക്കിടയിലുള്ള കറന്റിന്റെ വലുപ്പത്തിനനുസരിച്ച് നിർണ്ണയിക്കേണ്ടതിനാൽ, കറന്റ് വലുപ്പവും കറന്റ് ഫ്ലോയും വ്യക്തമായിരിക്കണം. ബോർഡ് ശരിയാക്കാൻ കറന്റ് വലുപ്പവും കറന്റ് ഫ്ലോയും വ്യക്തമായിരിക്കണം.

ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈ പിസിബി ഡയഗ്രം
പിസിബി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ, ഘടകങ്ങളുടെ ലേഔട്ട് ഒതുക്കമുള്ളതായിരിക്കണം, എല്ലാ കണക്ഷനുകളും കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം, കൂടാതെ സ്കീമാറ്റിക് ഘടകങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനപരമായ ബന്ധത്തിനനുസരിച്ച് ഘടകങ്ങളും ലൈനുകളും സ്ഥാപിക്കണം. ഈ പവർ സപ്ലൈ ഡയഗ്രം ആദ്യത്തെ തിരുത്തലാണ്, തുടർന്ന് ഫിൽട്ടറിംഗ്, ഫിൽട്ടറിംഗ് വോൾട്ടേജ് റെഗുലേഷൻ ആണ്, വോൾട്ടേജ് റെഗുലേഷൻ എനർജി സ്റ്റോറേജ് കപ്പാസിറ്ററാണ്, കപ്പാസിറ്ററിലൂടെ ഇനിപ്പറയുന്ന സർക്യൂട്ട് വൈദ്യുതിയിലേക്ക് ഒഴുകിയ ശേഷം.

ചിത്രം 2 മുകളിലുള്ള സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രാമിന്റെ PCB ഡയഗ്രമാണ്, രണ്ട് ഡയഗ്രമുകളും സമാനമാണ്. ഇടതുവശത്തുള്ള ചിത്രവും വലതുവശത്തുള്ള ചിത്രവും അല്പം വ്യത്യസ്തമാണ്, ഇടതുവശത്തുള്ള ചിത്രത്തിലെ പവർ സപ്ലൈ നേരിട്ട് വോൾട്ടേജ് റെഗുലേറ്റർ ചിപ്പിന്റെ ഇൻപുട്ട് ഫൂട്ടിലേക്കും തുടർന്ന് വോൾട്ടേജ് റെഗുലേറ്റർ കപ്പാസിറ്ററിലേക്കും ആണ്, അവിടെ കപ്പാസിറ്ററിന്റെ ഫിൽട്ടറിംഗ് ഇഫക്റ്റ് വളരെ മോശമാണ്, കൂടാതെ ഔട്ട്പുട്ടും പ്രശ്നകരമാണ്. വലതുവശത്തുള്ള ചിത്രം നല്ലതാണ്. പോസിറ്റീവ് പവർ സപ്ലൈ പ്രശ്നത്തിന്റെ ഒഴുക്ക് മാത്രമല്ല, ബാക്ക്ഫ്ലോ പ്രശ്നവും നമ്മൾ പരിഗണിക്കണം, പൊതുവേ, പോസിറ്റീവ് പവർ ലൈനും ഗ്രൗണ്ട് ബാക്ക്ഫ്ലോ ലൈനും പരസ്പരം കഴിയുന്നത്ര അടുത്തായിരിക്കണം.

ചിത്രം 2 ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈയുടെ PCB ഡയഗ്രം
ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈ പിസിബി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ, ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈയുടെ പവർ റെഗുലേറ്റർ ചിപ്പിന്റെ താപ വിസർജ്ജന പ്രശ്നം, താപം എങ്ങനെ വരുന്നു, വോൾട്ടേജ് റെഗുലേറ്റർ ചിപ്പിന്റെ മുൻഭാഗം 10V ഉം ഔട്ട്‌പുട്ട് എൻഡ് 5V ഉം ഔട്ട്‌പുട്ട് കറന്റ് 500mA ഉം ആണെങ്കിൽ, റെഗുലേറ്റർ ചിപ്പിൽ 5V വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പ് ഉണ്ടാകും, ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന താപം 2.5W ഉം ആണ്; ഇൻപുട്ട് വോൾട്ടേജ് 15V ഉം വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പ് 10V ഉം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന താപം 5W ഉം ആണെങ്കിൽ, താപ വിസർജ്ജന ശക്തി അനുസരിച്ച് ആവശ്യത്തിന് താപ വിസർജ്ജന സ്ഥലമോ ന്യായമായ ഹീറ്റ് സിങ്കോ നമ്മൾ മാറ്റിവയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്. മർദ്ദ വ്യത്യാസം താരതമ്യേന ചെറുതും കറന്റ് താരതമ്യേന ചെറുതുമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, അല്ലാത്തപക്ഷം, ദയവായി സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ട് ഉപയോഗിക്കുക.

ഹൈ ഫ്രീക്വൻസി സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ട് സ്കീമാറ്റിക് ഉദാഹരണം
സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ എന്നത് സർക്യൂട്ട് ഉപയോഗിച്ച് ഹൈ-സ്പീഡ് ഓൺ-ഓഫ്, കട്ട്-ഓഫ് എന്നിവയ്ക്കായി സ്വിച്ചിംഗ് ട്യൂബ് നിയന്ത്രിക്കുക, ഇൻഡക്റ്ററിലൂടെയും തുടർച്ചയായ കറന്റ് ഡയോഡിലൂടെയും PWM തരംഗരൂപം സൃഷ്ടിക്കുക, വോൾട്ടേജ് നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള വഴിയുടെ വൈദ്യുതകാന്തിക പരിവർത്തനം ഉപയോഗിക്കുക എന്നിവയാണ്. സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ, ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത, കുറഞ്ഞ ചൂട് എന്നിവയ്ക്കായി, ഞങ്ങൾ സാധാരണയായി സർക്യൂട്ട് ഉപയോഗിക്കുന്നു: LM2575, MC34063, SP6659 തുടങ്ങിയവ. സിദ്ധാന്തത്തിൽ, സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ടിന്റെ രണ്ട് അറ്റങ്ങളിലും തുല്യമാണ്, വോൾട്ടേജ് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണ്, കറന്റ് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണ്.

ചിത്രം 3 LM2575 സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈ സർക്യൂട്ടിന്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈയുടെ പിസിബി ഡയഗ്രം
സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈയുടെ പിസിബി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ, ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്: ഫീഡ്‌ബാക്ക് ലൈനിന്റെ ഇൻപുട്ട് പോയിന്റും തുടർച്ചയായ കറന്റ് ഡയോഡും ആർക്കാണ് തുടർച്ചയായ കറന്റ് നൽകുന്നത്. ചിത്രം 3-ൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നതുപോലെ, U1 സ്വിച്ച് ഓൺ ചെയ്യുമ്പോൾ, കറന്റ് I2 ഇൻഡക്റ്റർ L1-ലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു. ഇൻഡക്റ്ററിന്റെ സവിശേഷത, ഇൻഡക്റ്ററിലൂടെ കറന്റ് ഒഴുകുമ്പോൾ, അത് പെട്ടെന്ന് ജനറേറ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല, അത് പെട്ടെന്ന് അപ്രത്യക്ഷമാകാനും കഴിയില്ല എന്നതാണ്. ഇൻഡക്റ്ററിലെ കറന്റിന്റെ മാറ്റത്തിന് ഒരു സമയ പ്രക്രിയയുണ്ട്. ഇൻഡക്റ്റൻസിലൂടെ ഒഴുകുന്ന പൾസ്ഡ് കറന്റ് I2 ന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ, ചില വൈദ്യുതോർജ്ജം കാന്തിക ഊർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ കറന്റ് ക്രമേണ വർദ്ധിക്കുന്നു, ഒരു നിശ്ചിത സമയത്ത്, കൺട്രോൾ സർക്യൂട്ട് U1 I2 ഓഫ് ചെയ്യുന്നു, ഇൻഡക്റ്റൻസിന്റെ സവിശേഷതകൾ കാരണം, കറന്റ് പെട്ടെന്ന് അപ്രത്യക്ഷമാകാൻ കഴിയില്ല, ഈ സമയത്ത് ഡയോഡ് പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അത് കറന്റ് I2 ഏറ്റെടുക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇതിനെ തുടർച്ചയായ കറന്റ് ഡയോഡ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇൻഡക്റ്റൻസിനായി തുടർച്ചയായ കറന്റ് ഡയോഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നതായി കാണാൻ കഴിയും. തുടർച്ചയായ കറന്റ് I3, C3 യുടെ നെഗറ്റീവ് അറ്റത്ത് നിന്ന് ആരംഭിച്ച് D1, L1 എന്നിവയിലൂടെ C3 യുടെ പോസിറ്റീവ് അറ്റത്തേക്ക് ഒഴുകുന്നു, ഇത് ഒരു പമ്പിന് തുല്യമാണ്, ഇൻഡക്ടറിന്റെ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ച് കപ്പാസിറ്റർ C3 യുടെ വോൾട്ടേജ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. വോൾട്ടേജ് ഡിറ്റക്ഷന്റെ ഫീഡ്‌ബാക്ക് ലൈനിന്റെ ഇൻപുട്ട് പോയിന്റിന്റെ പ്രശ്നവുമുണ്ട്, അത് ഫിൽട്ടർ ചെയ്ത ശേഷം സ്ഥലത്തേക്ക് തിരികെ നൽകണം, അല്ലാത്തപക്ഷം ഔട്ട്‌പുട്ട് വോൾട്ടേജ് റിപ്പിൾ വലുതായിരിക്കും. ഒരേ നെറ്റ്‌വർക്ക് അവിടെ ഒരുപോലെയല്ലെന്നും, വാസ്തവത്തിൽ, സ്ഥലം ഒരുപോലെയല്ലെന്നും, പ്രകടന ആഘാതം മികച്ചതാണെന്നും കരുതി, നമ്മുടെ പല PCB ഡിസൈനർമാരും ഈ രണ്ട് പോയിന്റുകളും പലപ്പോഴും അവഗണിക്കുന്നു. ചിത്രം 4 LM2575 സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈയുടെ PCB ഡയഗ്രമാണ്. തെറ്റായ ഡയഗ്രാമിൽ എന്താണ് തെറ്റെന്ന് നമുക്ക് നോക്കാം.

LM2575 സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈയുടെ ചിത്രം 4 PCB ഡയഗ്രം
സ്കീമാറ്റിക് തത്വത്തെക്കുറിച്ച് വിശദമായി സംസാരിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണ്, സ്കീമാറ്റിക്സിൽ ധാരാളം പിസിബി വിവരങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന് ഘടക പിന്നിന്റെ ആക്സസ് പോയിന്റ്, നോഡ് നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ നിലവിലെ വലുപ്പം മുതലായവ. സ്കീമാറ്റിക് കാണുക, പിസിബി ഡിസൈൻ ഒരു പ്രശ്നമല്ല. LM7805 ഉം LM2575 സർക്യൂട്ടുകളും യഥാക്രമം ലീനിയർ പവർ സപ്ലൈയുടെയും സ്വിച്ചിംഗ് പവർ സപ്ലൈയുടെയും സാധാരണ ലേഔട്ട് സർക്യൂട്ടിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. PCBS നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ, ഈ രണ്ട് PCB ഡയഗ്രാമുകളുടെയും ലേഔട്ടും വയറിംഗും നേരിട്ട് ലൈനിലാണ്, പക്ഷേ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ വ്യത്യസ്തമാണ്, സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് വ്യത്യസ്തമാണ്, ഇത് യഥാർത്ഥ സാഹചര്യത്തിനനുസരിച്ച് ക്രമീകരിക്കപ്പെടുന്നു.

എല്ലാ മാറ്റങ്ങളും അഭേദ്യമാണ്, അതിനാൽ പവർ സർക്യൂട്ടിന്റെ തത്വവും ബോർഡിന്റെ രീതിയും അങ്ങനെയാണ്, ഓരോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉൽപ്പന്നവും പവർ സപ്ലൈയിൽ നിന്നും അതിന്റെ സർക്യൂട്ടിൽ നിന്നും വേർതിരിക്കാനാവാത്തതാണ്, അതിനാൽ, രണ്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ പഠിക്കുക, മറ്റൊന്ന് കൂടി മനസ്സിലാക്കാം.