Jak zasilić płytkę drukowaną

Istnieje kilka komponentów, które wchodzą w skład płytki drukowanej. Jednym z najważniejszych jest rezystor. Istnieją również tranzystory i kondensatory, które służą do przełączania sygnałów elektronicznych. Każdy z tych komponentów jest ważny i służy określonemu celowi. Odpowiednia kombinacja wszystkich tych komponentów zaowocuje działającą płytką drukowaną.

Rezystor

Rezystory służą do ograniczania ilości prądu, który może przepływać przez urządzenie. Na wartość rezystancji wpływa kilka parametrów, w tym współczynnik temperaturowy i tolerancja. Współczynnik temperaturowy wskazuje, jak dokładnie rezystor ograniczy prąd i jest zwykle określany w zastosowaniach wymagających wysokiej precyzji. Współczynnik temperaturowy jest określany przez materiał rezystancyjny, a także jego konstrukcję mechaniczną.

Ponieważ rezystory są bardzo gorące przy ich maksymalnej mocy znamionowej, są one zwykle stosowane przy 50% ich maksymalnej mocy. Ta procedura obniżania wartości znamionowych zwiększa niezawodność i bezpieczeństwo. Maksymalna moc znamionowa rezystora różni się w zależności od konstrukcji produktu i zastosowania radiatora. Duże rezystory drutowe mogą mieć moc znamionową do tysiąca watów.

Rezystory są kluczową częścią płytki drukowanej. Istnieją ich dwa rodzaje: do montażu przewlekanego i powierzchniowego. Rezystory przelotowe są mniejsze niż rezystory do montażu powierzchniowego i są używane głównie do prototypowania i tworzenia płytek drukowanych. Z drugiej strony, rezystory do montażu powierzchniowego to małe, czarne prostokąty zaprojektowane do umieszczenia na płytce drukowanej lub współpracujących podkładkach. Rezystory te są zwykle montowane za pomocą robota lub pieca i są zabezpieczone na miejscu za pomocą lutowania.

Regulator liniowy

Regulatory liniowe służą do zasilania płytek drukowanych. Są one jednak stosunkowo mało wydajne i mają słabą wydajność w wielu zastosowaniach. Wydajność regulatora zależy od tranzystora wewnątrz, który działa jak zmienna rezystancja szeregowa. Ponadto duża różnica napięcia wejściowego i wyjściowego prowadzi do dużego rozproszenia mocy. Aby to zrekompensować, arkusz danych regulatora liniowego określa kondensator obejściowy.

Liniowy regulator napięcia składa się z trzech zacisków: pinu napięcia wejściowego, pinu napięcia wyjściowego i uziemienia. Jest to niezbędny element obwodów elektronicznych i jest używany w wielu systemach zarządzania zasilaniem o niskim poborze mocy. Regulator ten jest powszechnym wyborem do lokalnej konwersji napięcia na płytce drukowanej i zapewnia niższy poziom hałasu niż regulatory w trybie przełączania. Może dostarczać napięcia wejściowe od 1 do 24 V i prądy do 5 A.

Ten typ regulatora jest zwykle używany w aplikacjach niskoprądowych, wrażliwych na hałas i o ograniczonej przestrzeni. Jest również popularny w elektronice użytkowej i urządzeniach IoT. Może być stosowany w aparatach słuchowych, gdzie niski koszt jest ważniejszy niż rozpraszanie mocy.

Regulator impulsowy

Regulator impulsowy to urządzenie stosowane w układach elektronicznych, które przekształca napięcie sieciowe na wyjście o wyższej mocy. Zasilacze te mają kilka zalet w porównaniu z liniowymi zasilaczami AC-DC. Są kompaktowe, zmniejszają zużycie energii i można je znaleźć w wielu popularnych urządzeniach elektronicznych. Na przykład, są one używane w telewizorach, napędach silników prądu stałego i większości komputerów PC. Chociaż technologia stojąca za zasilaczami impulsowymi jest stosunkowo nowa, stają się one powszechnym elementem elektroniki.

Konstrukcja płytki drukowanej regulatora przełączającego powinna być zoptymalizowana w celu zminimalizowania ilości prądu przełączania w obwodzie. Powinna być wystarczająco krótka, aby uniknąć wpływu na układ płytki drukowanej i powinna być zaprojektowana tak, aby zminimalizować wpływ zarówno promieniowanych, jak i przewodzonych zakłóceń. Ponadto, płytka drukowana musi mieć odpowiednią grubość miedzi, aby przenosić wymagane prądy. Powinna być zaprojektowana z odpowiednim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę straty przewodnika na płytce drukowanej, co jest kluczowym parametrem przy projektowaniu szybkiego zasilacza SMPS.

Pin SW powinien być poprowadzony pod kondensatorem wejściowym. Ścieżka powinna być cienka i krótka, aby zmniejszyć zakłócenia elektromagnetyczne, przy jednoczesnym zachowaniu małego węzła SW. W niektórych przypadkach korzystne może być użycie przelotki do połączenia pinu SW z cewką indukcyjną. Należy jednak pamiętać, że przelotki zwiększają zakłócenia EMI, więc warto ich unikać, chyba że są absolutnie konieczne.

Dioda

Zasada działania diody jest prosta: umożliwia ona przepływ określonego prądu w jednym kierunku, blokując jednocześnie przepływ prądu w innym kierunku. Dioda składa się z dwóch elementów, anody i katody. Jest to urządzenie półprzewodnikowe o kształcie przypominającym strzałkę. Po podłączeniu szeregowo z obciążeniem umożliwia przepływ prądu od strony dodatniej do ujemnej. Dioda to proste dwuelementowe urządzenie półprzewodnikowe, które działa jak tranzystor, ale ma dwie strony, anodę i katodę. Przewodzi prąd w kierunku wskazanym strzałką, więc jeśli masz płytkę drukowaną z przełącznikiem wykorzystującym diodę, prąd będzie płynął od katody do anody.

Dioda to urządzenie półprzewodnikowe, które pozwala kontrolować ilość prądu przepływającego przez obwód. Gdy dioda jest ustawiona w pozycji ujemnej, jest polaryzowana do przodu, więc gdy napięcie osiąga swój ujemny szczyt, dioda przewodzi prąd. Prąd przepływa następnie przez kondensator, który zachowuje swój ładunek wraz ze wzrostem napięcia wejściowego.