회로 기판에 전원을 공급하는 방법

회로 기판에는 여러 가지 구성 요소가 있습니다. 가장 중요한 구성 요소 중 하나는 저항입니다. 전자 신호를 전환하는 데 사용되는 트랜지스터와 커패시터도 있습니다. 이러한 각 구성 요소는 중요하며 특정 용도로 사용됩니다. 이러한 모든 구성 요소를 올바르게 조합하면 회로 기판이 작동합니다.

저항기

저항은 디바이스를 통해 흐를 수 있는 전류의 양을 제한하는 데 사용됩니다. 온도 계수 및 허용 오차를 포함하여 저항 값에 영향을 미치는 몇 가지 매개 변수가 있습니다. 온도 계수는 저항이 전류를 얼마나 정확하게 제한하는지를 나타내며, 일반적으로 높은 정밀도가 필요한 애플리케이션에 지정됩니다. 온도 계수는 저항 재료와 기계적 설계에 따라 결정됩니다.

저항기는 최대 정격 전력에서 매우 뜨거우므로 일반적으로 최대 전력의 50%로 적용됩니다. 이 경감 절차는 신뢰성과 안전성을 높입니다. 저항기의 최대 정격 전력은 제품의 설계와 방열판의 용도에 따라 달라집니다. 대형 권선 저항기는 최대 1,000와트까지 정격화될 수 있습니다.

저항기는 회로 기판의 핵심 부품입니다. 스루홀과 표면 실장의 두 가지 유형이 있습니다. 스루홀 저항기는 표면 실장 저항기보다 크기가 작으며 주로 프로토타이핑 및 브레드 기판에 사용됩니다. 반면 표면 실장 저항기는 PCB 또는 결합 랜딩 패드에 장착하도록 설계된 작은 검은색 직사각형입니다. 이러한 저항기는 일반적으로 로봇이나 오븐을 사용하여 장착되며 납땜으로 제자리에 고정됩니다.

선형 레귤레이터

선형 레귤레이터는 회로 기판에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 하지만 상대적으로 효율이 낮고 많은 애플리케이션에서 성능이 좋지 않습니다. 레귤레이터의 효율은 가변 직렬 저항처럼 작동하는 내부 트랜지스터에 따라 달라집니다. 또한 입력과 출력 전압 차이가 크면 전력 손실이 커집니다. 이를 보완하기 위해 선형 레귤레이터의 데이터시트에는 바이패스 커패시터가 명시되어 있습니다.

선형 전압 조정기는 입력 전압 핀, 출력 전압 핀, 접지 연결의 세 가지 단자로 구성됩니다. 전자 회로의 필수 구성 요소이며 많은 저전력 공급 관리 시스템에서 사용됩니다. 이 레귤레이터는 PCB의 로컬 전압 변환을 위해 일반적으로 선택되며 스위칭 모드 레귤레이터보다 낮은 노이즈를 제공합니다. 1 ~ 24V의 입력 전압과 최대 5A의 구동 전류를 제공할 수 있습니다.

이 유형의 레귤레이터는 일반적으로 저전류, 노이즈에 민감하고 공간 제약이 있는 애플리케이션에 사용됩니다. 또한 소비자 가전 및 IoT 디바이스에서도 널리 사용됩니다. 전력 손실보다 저비용이 더 중요한 보청기 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

스위치 모드 레귤레이터

스위칭 모드 레귤레이터는 주전원 전압을 더 높은 전력 출력으로 변환하는 전자 회로에 사용되는 장치입니다. 이러한 전원 공급 장치는 선형 AC-DC 전원 공급 장치에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 크기가 작고 전력 소비를 줄이며 많은 일반 전자 장치에서 찾을 수 있습니다. 예를 들어, TV, DC 모터 드라이브 및 대부분의 PC에 사용됩니다. 스위치 모드 전원 공급 장치의 기술은 비교적 새롭지만 전자제품의 일반적인 구성 요소로 자리 잡고 있습니다.

스위칭 레귤레이터 PCB의 설계는 회로의 스위칭 전류량을 최소화하도록 최적화되어야 합니다. 회로 기판의 레이아웃에 영향을 미치지 않도록 충분히 짧아야 하며, 방사 및 전도 간섭의 영향을 최소화하도록 설계해야 합니다. 또한 회로 기판은 필요한 전류를 전달할 수 있는 적절한 구리 두께를 가져야 합니다. 적절한 열팽창 계수로 설계해야 합니다. 고속 SMPS를 설계할 때 중요한 파라미터인 회로 기판의 도체 손실을 고려하는 것이 중요합니다.

SW 핀은 입력 커패시터 아래로 라우팅해야 합니다. 트레이스는 얇고 짧아야 EMI를 줄이면서 작은 SW 노드를 유지할 수 있습니다. 경우에 따라 비아를 사용하여 SW 핀을 인덕터에 연결하는 것이 유리할 수 있습니다. 하지만 비아는 EMI를 추가하므로 꼭 필요한 경우가 아니라면 사용하지 않는 것이 좋습니다.

다이오드

다이오드의 원리는 간단합니다. 특정 전류는 한 방향으로 흐르게 하고 다른 방향은 차단하는 것입니다. 다이오드에는 양극과 음극이라는 두 가지 요소가 있습니다. 화살표 모양의 반도체 소자입니다. 부하와 직렬로 연결하면 양극에서 음극으로 전류가 흐르게 됩니다. 다이오드는 트랜지스터처럼 작동하지만 양극과 음극의 양면이 있는 단순한 2소자 반도체 소자입니다. 화살표 방향으로 전기를 전도하므로 다이오드를 사용하는 스위치가 있는 회로 기판이 있으면 전류가 음극에서 양극으로 흐릅니다.

다이오드는 회로를 통해 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있는 반도체 장치입니다. 다이오드를 음의 위치에 놓으면 순방향으로 바이어스되어 전압이 음의 피크에 도달하면 다이오드가 전류를 전도합니다. 그러면 전류가 커패시터를 통해 흐르고 입력 전압이 상승함에 따라 전하를 유지합니다.