Kuinka virtaa piirilevyyn

Piirilevyyn kuuluu useita komponentteja. Yksi tärkeimmistä on vastus. Lisäksi on transistoreja ja kondensaattoreita, joita käytetään elektronisten signaalien kytkemiseen. Jokainen näistä komponenteista on tärkeä ja palvelee tiettyä tarkoitusta. Kaikkien näiden komponenttien oikea yhdistelmä johtaa toimivaan piirilevyyn.

Vastus

Vastuksia käytetään rajoittamaan laitteen läpi kulkevan virran määrää. Vastuksen arvoon vaikuttavat useat parametrit, kuten lämpötilakerroin ja toleranssi. Lämpötilakerroin ilmaisee, kuinka tarkasti vastus rajoittaa virtaa, ja se määritetään yleensä sovelluksissa, joissa vaaditaan suurta tarkkuutta. Lämpötilakerroin määräytyy vastuksen materiaalin sekä sen mekaanisen rakenteen mukaan.

Koska vastukset ovat erittäin kuumia maksimitehon ollessa kyseessä, niitä käytetään yleensä 50%:n teholla niiden maksimitehosta. Tämä alentamismenettely lisää luotettavuutta ja turvallisuutta. Vastuksen maksimiteho vaihtelee tuotteen suunnittelun ja jäähdytyselementin käytön mukaan. Suuret lankakäämitetyt vastukset voidaan mitoittaa jopa tuhannelle watille.

Vastukset ovat kriittinen osa piirilevyä. Niitä on kahta tyyppiä: läpivienti- ja pinta-asennettavia. Läpivientivastukset ovat pienempiä kuin pinta-asennusvastukset, ja niitä käytetään pääasiassa prototyyppien valmistuksessa ja leipälasituksessa. Pinta-asennusvastukset taas ovat pieniä, mustia suorakulmioita, jotka on suunniteltu istumaan piirilevylle tai vastaaville laskeutumistyynyille. Nämä vastukset asennetaan tyypillisesti robotilla tai uunilla, ja ne kiinnitetään paikoilleen juotoksella.

Lineaarinen säädin

Lineaarisäätimiä käytetään virran syöttämiseen piirilevylle. Ne ovat kuitenkin suhteellisen tehottomia ja niiden suorituskyky on monissa sovelluksissa heikko. Säätimen tehokkuus riippuu sen sisällä olevasta transistorista, joka toimii kuin muuttuva sarjavastus. Lisäksi suuri tulo- ja lähtöjännite-ero johtaa suureen tehohäviöön. Tämän kompensoimiseksi lineaarisen säätimen datalehdessä määritetään ohituskondensaattori.

Lineaarinen jännitteensäädin koostuu kolmesta liittimestä: tulojännitepinnistä, lähtöjännitepinnistä ja maadoitusliitännästä. Se on elektroniikkapiirien olennainen komponentti, ja sitä käytetään monissa pienitehoisissa syötönhallintajärjestelmissä. Tämä säädin on yleinen valinta piirilevyn paikalliseen jännitemuunnokseen, ja sen kohina on alhaisempi kuin kytkentätoimisten säätimien. Se voi tarjota tulojännitteitä 1-24 V ja jopa 5 A:n ajovirtoja.

Tämäntyyppistä säädintä käytetään tyypillisesti pienivirtaisissa, kohinaherkissä ja tilaa rajoittavissa sovelluksissa. Se on suosittu myös kulutuselektroniikassa ja IoT-laitteissa. Sitä voidaan käyttää kuulokojeiden sovelluksissa, joissa edullisuus on tärkeämpää kuin tehohäviö.

Switch-Mode-säädin

Kytkentätoiminen säädin on elektroniikkapiireissä käytetty laite, joka muuntaa verkkojännitteen suurempitehoiseksi. Näillä virtalähteillä on useita etuja lineaarisiin AC-DC-virtalähteisiin verrattuna. Ne ovat kompakteja, vähentävät virrankulutusta ja niitä on monissa yleisissä elektroniikkalaitteissa. Niitä käytetään esimerkiksi televisioissa, tasavirtamoottorikäytöissä ja useimmissa tietokoneissa. Vaikka kytkentävirtalähteiden taustalla oleva tekniikka on suhteellisen uutta, niistä on tulossa yleinen elektroniikan komponentti.

Kytkentäsäätimen piirilevyn suunnittelu on optimoitava siten, että piirin kytkentävirran määrä minimoidaan. Sen tulisi olla riittävän lyhyt, jotta se ei vaikuta piirilevyn asetteluun, ja se olisi suunniteltava siten, että sekä säteily- että johtumishäiriöiden vaikutukset minimoidaan. Lisäksi piirilevyllä on oltava riittävä kuparin paksuus vaadittujen virtojen kuljettamiseen. Se on suunniteltava siten, että sen lämpölaajenemiskerroin on sopiva. On tärkeää ottaa huomioon piirilevyn johdinhäviö, joka on ratkaiseva parametri suunniteltaessa suurnopeus-SMPS:ää.

SW-nasta on johdettava tulokondensaattorin alapuolelle. Jäljen tulisi olla ohut ja lyhyt sähkömagneettisen häiriön vähentämiseksi ja samalla säilyttää pieni SW-solmu. Joissakin tapauksissa voi olla edullista käyttää läpivientiä SW-napin liittämiseksi induktoriin. Huomaa kuitenkin, että läpiviennit lisäävät sähkömagneettista häiriötä, joten niiden käyttöä kannattaa välttää, ellei se ole ehdottoman välttämätöntä.

Diodi

Diodin periaate on yksinkertainen: se sallii tietyn virran kulkemisen yhteen suuntaan ja estää toisen suunnan. Diodissa on kaksi elementtiä, anodi ja katodi. Se on puolijohdekomponentti, jonka muoto on nuolen muotoinen. Kun se kytketään sarjaan kuorman kanssa, se sallii virran kulun positiiviselta puolelta negatiiviselle puolelle. Diodi on yksinkertainen kaksielementtinen puolijohdekomponentti, joka toimii kuten transistori, mutta siinä on kaksi puolta, anodi ja katodi. Se johtaa sähköä nuolen suuntaan, joten jos piirilevyllä on kytkin, jossa käytetään diodia, virta virtaa katodilta anodille.

Diodi on puolijohdekomponentti, jonka avulla voit säätää, kuinka paljon virtaa virtapiirin läpi. Kun diodi asetetaan negatiiviseen asentoon, se on eteenpäin suuntautunut, joten kun jännite saavuttaa negatiivisen huippunsa, diodi johtaa virtaa. Virta virtaa sitten kondensaattorin läpi, joka säilyttää varauksensa tulojännitteen noustessa.