Een printplaat van stroom voorzien

Een printplaat bevat verschillende onderdelen. Een van de belangrijkste is de weerstand. Er zijn ook transistors en condensatoren die worden gebruikt om elektronische signalen te schakelen. Elk van deze componenten is belangrijk en dient een specifiek doel. De juiste combinatie van al deze componenten zal resulteren in een werkende printplaat.

Weerstand

Weerstanden worden gebruikt om de hoeveelheid stroom te beperken die door een apparaat kan vloeien. Er zijn verschillende parameters die de weerstandswaarde beïnvloeden, zoals de temperatuurcoëfficiënt en de tolerantie. De temperatuurcoëfficiënt geeft aan hoe nauwkeurig de weerstand de stroom zal beperken en wordt meestal gespecificeerd in toepassingen die een hoge precisie vereisen. De temperatuurcoëfficiënt wordt bepaald door het weerstandsmateriaal en het mechanische ontwerp.

Omdat weerstanden erg heet worden bij hun maximale vermogen, worden ze meestal toegepast bij 50% van hun maximale vermogen. Deze deratingprocedure voegt betrouwbaarheid en veiligheid toe. Het maximale vermogen van een weerstand hangt af van het ontwerp van het product en het gebruik van het koellichaam. Grote draadgewonden weerstanden kunnen tot duizend watt belast worden.

Weerstanden zijn een cruciaal onderdeel van een printplaat. Er zijn twee soorten: doorgaande en opbouwweerstanden. Doorgangsweerstanden zijn kleiner dan opbouwweerstanden en worden voornamelijk gebruikt voor prototyping en breadboarding. Opbouwweerstanden daarentegen zijn kleine, zwarte rechthoeken die ontworpen zijn om op een PCB of op de bijbehorende landingsplaatjes te zitten. Deze weerstanden worden meestal gemonteerd met behulp van een robot of een oven en worden op hun plaats gehouden met soldeer.

Lineaire regelaar

Lineaire regelaars worden gebruikt om een printplaat van stroom te voorzien. Ze zijn echter relatief laag efficiënt en presteren in veel toepassingen slecht. De efficiëntie van de regelaar hangt af van de transistor binnenin, die functioneert als een variabele serieweerstand. Bovendien leidt het grote spanningsverschil tussen ingang en uitgang tot een grote vermogensdissipatie. Om dit te compenseren specificeert de datasheet voor de lineaire regelaar een bypass condensator.

Een lineaire spanningsregelaar bestaat uit drie aansluitingen: een pin voor de ingangsspanning, een pin voor de uitgangsspanning en een aardeaansluiting. Het is een essentieel onderdeel van elektronische schakelingen en wordt gebruikt in veel voedingsbeheersystemen met laag vermogen. Deze regelaar is een gebruikelijke keuze voor lokale spanningsconversie op een printplaat en biedt minder ruis dan schakelende regelaars. Hij kan ingangsspanningen leveren van 1 tot 24V en aandrijfstromen tot 5A.

Dit type regelaar wordt meestal gebruikt in toepassingen met een lage stroomsterkte, geluidsgevoeligheid en beperkte ruimte. Het is ook populair in consumentenelektronica en IoT-apparaten. Hij kan worden gebruikt in hoortoesteltoepassingen, waar lage kosten belangrijker zijn dan vermogensdissipatie.

Switch-Mode regelaar

Een schakelende regelaar is een apparaat dat gebruikt wordt in elektronische schakelingen en dat netspanning omzet in een hoger vermogen. Deze voedingen hebben verschillende voordelen ten opzichte van lineaire AC-naar-DC voedingen. Ze zijn compact, verbruiken minder stroom en zijn te vinden in veel gangbare elektronische apparaten. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in tv's, gelijkstroommotoren en de meeste pc's. Hoewel de technologie achter schakelende voedingen relatief nieuw is, worden ze steeds vaker gebruikt in elektronica.

Het ontwerp van de printplaat van een schakelende regelaar moet worden geoptimaliseerd om de hoeveelheid schakelstroom in het circuit te minimaliseren. De printplaat moet kort genoeg zijn om de lay-out van de printplaat niet te beïnvloeden en moet ontworpen zijn om de effecten van zowel uitgestraalde als geleide interferentie te minimaliseren. Bovendien moet de printplaat voldoende koperdikte hebben om de vereiste stromen te kunnen dragen. De printplaat moet een geschikte thermische uitzettingscoëfficiënt hebben. Het is belangrijk om rekening te houden met het geleidingsverlies van de printplaat, wat een cruciale parameter is bij het ontwerpen van een SMPS met hoge snelheid.

De SW-pin moet onder de ingangscondensator worden geleid. Het spoor moet dun en kort zijn om EMI te verminderen en toch een kleine SW-knoop te behouden. In sommige gevallen kan het voordelig zijn om een via te gebruiken om de SW-pen met een spoel te verbinden. Wees je er echter van bewust dat vias extra EMI toevoegen, dus vermijd ze tenzij ze absoluut noodzakelijk zijn.

Diode

Het principe achter de diode is eenvoudig: hij laat een bepaalde stroom in één richting stromen terwijl hij een andere blokkeert. Een diode heeft twee elementen, de anode en de kathode. Het is een halfgeleider met een pijlvormige vorm. Wanneer het in serie is geschakeld met een belasting, laat het stroom stromen van de positieve naar de negatieve kant. Een diode is een eenvoudig halfgeleiderapparaat met twee elementen dat werkt als een transistor, maar met twee zijden, een anode en een kathode. Het geleidt elektriciteit in de richting van de pijl, dus als je een printplaat hebt met een schakelaar die een diode gebruikt, zal de stroom van de kathode naar de anode stromen.

Een diode is een halfgeleiderapparaat waarmee je kunt regelen hoeveel stroom er door het circuit loopt. Wanneer de diode in de negatieve positie wordt geplaatst, wordt hij naar voren gestuurd, zodat wanneer de spanning zijn negatieve piek bereikt, de diode stroom geleidt. De stroom vloeit dan door de condensator, die zijn lading behoudt als de ingangsspanning stijgt.