PCB های منبع برق "گرده پشتی انرژی" هر دستگاه الکترونیکی هستند، از یک ماشین حساب ساده تا یک دستگاه MRI نجات دهنده زندگی. آنها انرژی الکتریکی را تبدیل، تنظیم و توزیع می کنند،تضمین هر جزء (میکروچیپ)یک PCB منبع برق که به طور ضعیف طراحی شده است منجر به گرم شدن بیش از حد، خرابی دستگاه یا حتی خطرات ایمنی (به عنوان مثال، مدار کوتاه) می شود.با ظهور دستگاه های قدرتمند مانند اتومبیل های الکتریکی و سرورهای مرکز داده، درک انواع PCB منبع برق، اجزای و قوانین طراحی هرگز مهم تر از این بوده است. این راهنما هر چیزی که شما نیاز به دانستن برای ساخت قابل اعتماد،PCB های تامین برق کارآمد از انتخاب نوع مناسب تا بهینه سازی مدیریت حرارتی و کنترل EMI.
نکات کلیدی
1.یک نوع PCB مناسب را انتخاب کنید: PCB های سفت (46.5٪ سهم بازار در سال 2024) برای قدرت ، PCB های انعطاف پذیر برای پوشیدنی ها / دستگاه های پزشکی و PCB های چند لایه ای برای نیازهای قدرت بالا (به عنوان مثال مراکز داده).
2مسائل انتخاب منبع برق: منابع خطی در کاربردهای کم سر و صدا و کم قدرت (تجهیزات صوتی / پزشکی) برجسته هستند ، در حالی که منابع برق حالت سوئیچ (SMPS) 70٪ 95٪ کارایی را برای فشرده ارائه می دهند ،دستگاه های الکترونیکی با قدرت بالا (اسمارتفون ها)، سرورها).
3مشخصات قطعات قابل مذاکره نیستند: از خازن های دارای ESR پایین، محرک های دارای جریان اشباع بالا و MOSFET ها با مقاومت کم برای جلوگیری از خرابی استفاده کنید.
4طراحی برای ایمنی و کارایی: IPC-2152 را برای عرض ردیابی دنبال کنید، از ویاس های حرارتی / ریخته های مس برای مدیریت گرما استفاده کنید و فیلترهای EMI (کرسی های فرریت، فیلترهای pi) را برای کاهش سر و صدا اضافه کنید.
5محافظت در برابر خطرات: یکپارچه سازی ولتاژ بیش از حد، جریان بیش از حد و حفاظت حرارتی برای جلوگیری از آسیب ناشی از اوج قدرت یا گرم شدن بیش از حد.
PCB منبع برق چیست؟
یک PCB منبع برق یک صفحه مدار چاپی تخصصی است که قدرت الکتریکی را برای دستگاه های الکترونیکی مدیریت می کند.
1تبدیل قدرت: تغییر AC (از نواحی دیواری) به DC (برای الکترونیک) یا تنظیم ولتاژ DC (به عنوان مثال، 12V به 5V برای یک میکروچیپ).
2تنظیم: ولتاژ / جریان را برای جلوگیری از نوساناتی که به اجزای حساس آسیب می رساند، ثبات می دهد.
3محافظت: محافظ مدارها از ولتاژ بالا، جریان بالا، مدار کوتاه یا قطب معکوس.
اجزای اصلی یک PCB منبع برق
هر PCB منبع برق به قطعات کلیدی برای عملکرد وابسته است که هر کدام نقش خاصی در مدیریت انرژی دارند:
| نوع قطعه |
عملکرد |
مشخصات مهم |
| ماژول های تامین برق |
تبدیل / تنظیم قدرت (به عنوان مثال، بوک برای مرحله پایین، افزایش برای مرحله بالا). |
ولتاژ خروجی (به عنوان مثال 3.3V / 5V / 12V) ، جریان نامی (به عنوان مثال 2A / 5A) ، بهره وری (≥ 80٪). |
| ترانسفورماتورها |
ولتاژ AC را بالا/پایین ببرید؛ عایق برق (امنیت) را فراهم کنید. |
نسبت ولتاژ (به عنوان مثال، 220V→12V) ، قدرت نامی (به عنوان مثال، 10W/50W) ، ولتاژ عایق بندی (≥2kV). |
| دستگاه های اصلاح کننده |
تبدیل AC به DC (به عنوان مثال، تنظیم کننده های پل برای تبدیل موج کامل). |
در حال حاضر (به عنوان مثال، 1A/10A) ، ولتاژ (≥2x ولتاژ ورودی) |
| کانسیستورها |
قدرت DC صاف، فیلتر سر و صدا / موج، و ذخیره انرژی. |
ظرفیت (به عنوان مثال، 10μF/1000μF) ، ولتاژ نامی (≥1.2x ولتاژ کاری) ، ESR پایین. |
| لوله کش ها |
کنترل جریان جریان، فیلتر موج در SMPS، و ذخیره انرژی مغناطیسی. |
محرک (به عنوان مثال، 1μH/100μH) ، جریان اشباع (حداقل 1.5x جریان حداکثر). |
| تنظیم کننده ولتاژ |
ثبات ولتاژ خروجی (کنترلگرهای خطی برای کم سر و صدا، سوئیچ برای کارایی) |
تحمل ولتاژ خروجی (± 2٪) ، ولتاژ سقوط (≤ 0.5V برای خطی). |
| مدیریت حرارتی |
تبعید گرما (فشارگرهای گرما، لوله های حرارتی، PCB های فلزی). |
رسانایی حرارتی (به عنوان مثال، مس: 401 W/m·K) ، اندازه سینک گرما (با کاهش قدرت مطابقت دارد). |
| سرکوب EMI |
کاهش تداخل الکترومغناطیسی (قرنچه های فرریت، خفه کننده های حالت مشترک) |
محدوده فرکانس (به عنوان مثال، 100kHz1GHz) ، مقاومت (≥100Ω در فرکانس هدف). |
چرا PCB های منبع برق مهم هستند؟
یک PCB منبع برق مهم ترین بخش هر دستگاه الکترونیکی است
1ایمنی: تخته های طراحی نامناسب باعث گرم شدن بیش از حد، آتش سوزی یا شوک الکتریکی می شوند (به عنوان مثال، یک منبع برق معیوب در یک لپ تاپ می تواند اجزای داخلی را ذوب کند).
2قابلیت اطمینان: نوسانات ولتاژ یا سر و صدا می تواند تراشه های حساس را خراب کند (به عنوان مثال، خرابی منبع برق یک مانیتور پزشکی بیماران را در معرض خطر قرار می دهد).
3کارایی: منابع برق ناکارآمد انرژی هدر می دهند (به عنوان مثال، یک منبع خطی در یک سرور 40٪ 70٪ انرژی را به عنوان گرما هدر می دهد و هزینه های برق را افزایش می دهد).
4اندازه: پی سی بی های مبتنی بر SMPS 50٪ تا 70٪ کوچکتر از خطوط خطی هستند که دستگاه های جمع و جور مانند تلفن های هوشمند یا پوشیدنی را امکان پذیر می کند.
انواع PCB منبع برق: کدام یک را انتخاب کنید؟
PCB های منبع برق بر اساس ساختار (سخت، انعطاف پذیر) و تعداد لایه ها (یک طرفه، چند لایه) طبقه بندی می شوند. هر نوع کاربرد منحصر به فردی دارد،و انتخاب درست باعث اجتناب از مهندسی بیش از حد یا شکست زودرس می شود..
1طبق ساختار: سفت، انعطاف پذیر، سفت و انعطاف پذیر
| نوع PCB |
ویژگی های کلیدی |
سهم بازار (2024) |
بهترین برنامه ها |
| PCB های سفت |
سفت (FR-4 سبسترات) ، مقاومت مکانیکی بالا، آسان برای تولید. |
46.5 درصد (بزرگترین) |
سرورها، کامپیوترهای رومیزی، ماشین آلات صنعتی (نیاز به ثبات) |
| PCB های انعطاف پذیر |
نازک (پولیامید سبسترات) ، انعطاف پذیر، سبک وزن. |
رشد (8~10٪) |
وسایل پوشیدنی (ساعت های هوشمند) ، دستگاه های پزشکی (اندوسکوپ) ، تلفن های تاشو |
| PCB های سخت و انعطاف پذیر |
ترکیب لایه های سخت و انعطاف پذیر؛ انعطاف پذیر در قسمت های دیگر، پایدار در دیگر. |
سریعترین رشد |
هوافضا (تکلفه های ماهواره ای) ، خودرو (سینسورهای داشبورد) ، ابزار پزشکی قابل حمل. |
2.تعداد لایه ها: یک طرفه، دو طرفه، چند لایه
| تعداد لایه ها |
ویژگی های کلیدی |
استفاده از موارد |
| یک طرفه |
مس در یک طرف؛ ساده، ارزان. |
منابع برق اساسی (به عنوان مثال شارژرهای ماشین حساب) ، دستگاه های کم مصرف. |
| دو طرفه |
مس در هر دو طرف؛ قطعات بیشتر، مسیر بهتر. |
الکترونیک مصرفی (تلویزیون های هوشمند) ، سنسورهای خودرو، منابع متوسط قدرت. |
| چند لایه |
۴-۱۶+ لایه (طرح قدرت / زمین + لایه های سیگنال) ؛ تراکم بالا. |
دستگاه های قدرتمند (سرورهای مرکز داده) ، ماشین های الکتریکی، دستگاه های MRI پزشکی. |
3چشم انداز بازار برای سال 2024
a.PCB های سفت: به دلیل هزینه پایین و قابلیت استفاده در ۹۰ درصد منابع برق صنعتی غالب هستند.
b.PCB های چند لایه: بزرگترین بخش درآمد (52٪ از بازار) زیرا دستگاه های با قدرت بالا برای کاهش سر و صدا به سطوح قدرت / زمین جداگانه نیاز دارند.
c.PCBهای سخت و انعطاف پذیر: سریعترین رشد (15-20٪ CAGR) به دلیل تقاضای دستگاه های پوشیدنی و پزشکی است.
نکته حرفه ای: برای منابع برق بیش از 50 وات، از PCB های چند لایه با سطوح اختصاصی قدرت / زمین استفاده کنید. این مانع و گرما را 30٪ کاهش می دهد.
انواع منبع برق: خطی در مقابل حالت سوئیچ
ماژول منبع برق "قلب" PCB است. دو نوع اصلی √ خطی و حالت سوئیچ √ در بهره وری، اندازه و سر و صدا متفاوت هستند، بنابراین انتخاب مناسب بسیار مهم است.
1. منابع برق خطی
منابع برق خطی از یک ترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ AC استفاده می کنند، سپس یک تنظیم کننده و خازن برای تبدیل آن به DC صاف. آنها ساده اما ناکارآمد هستند، زیرا ولتاژ اضافی به عنوان گرما هدر می رود.
مزایا و معایب
| مزایا |
معایب |
| صداهای بسیار کم (به نظر می رسد برای الکترونیک حساس) |
بهره وری پایین (30-60٪) ٪ انرژی را به عنوان گرما هدر می دهد. |
| طراحی ساده (بخش های کمی، تعمیر آسان) |
بزرگ / سنگین (به ترانسفورماتورهای بزرگ / بخاری های گرما نیاز دارد). |
| هزینه پایین برای کاربردهای کم مصرف (<50W) |
فقط ولتاژ رو کم ميکنه (نمي تونه افزايش بده) |
| خروجی پایدار (کمترین موج) |
ولتاژ خروجی واحد (بدون انعطاف پذیری) |
بهترین برنامه ها
a. تجهیزات صوتی: میکروفون ها، تقویت کننده ها (شور باعث خراب شدن کیفیت صدا می شود).
ب.تجهیزات پزشکی: دستگاه های ام آر آی، دستگاه های فشار خون (شور باعث اختلال در اندازه گیری می شود).
ج. تجهیزات آزمایشگاهی: اسیلوسکوپ ها، ژنراتورهای سیگنال (به قدرت ثابت برای خواندن دقیق نیاز دارد).
2. منابع برق حالت سوئیچ (SMPS)
SMPS از MOSFET های سریع (10kHz 1MHz) برای تبدیل قدرت استفاده می کند.این انرژی را در محرک ها/کدپازتورها ذخیره می کند و آن را در انفجار های کنترل شده آزاد می کند. این باعث می شود که 70٪ 95٪ کارآمد باشد و بسیار کوچکتر از منابع خطی باشد..
مزایا و معایب
| مزایا |
معایب |
| بهره وری بالا (70٪ تا 95٪) ٪ گرما کم. |
سر و صدا بالاتر (به فیلترهای EMI نیاز دارد) |
| کوچک / سبک (از ترانسفورماتورهای کوچک استفاده می کند). |
طراحی پیچیده (بخش های بیشتر) |
| انعطاف پذیر (در حال افزایش و کاهش ولتاژ) |
هزینه های اولیه بالاتر (در مقابل خطی برای قدرت کم). |
| ولتاژ خروجی چندگانه (به عنوان مثال 3.3V + 5V). |
نیاز به مدیریت حرارتی دقیق دارد (موسفیت ها گرم می شوند). |
توپولوژی های مشترک SMPS (طراحی)
SMPS از طرح های مدار مختلف ("توپولوژی") برای نیازهای خاص استفاده می کند:
| توپولوژی |
چگونه کار می کند |
بهترین برای |
| باک |
ولتاژ DC (به عنوان مثال 12V→5V) را کاهش می دهد. |
دستگاه های با قدرت بالا (لپ تاپ ها، سرورها) که نیاز به کاهش کارآمد دارند. |
| تحرک |
افزایش ولتاژ DC (به عنوان مثال 3.7V→5V). |
دستگاه های باتری (اسمارت فون) با ولتاژ ورودی پایین. |
| باک-بوست |
ولتاژ بالا/پایینی (خروجی معکوس است). |
دستگاه های قابل حمل (فلاش) با ولتاژ باتری متغیر |
| پرواز به عقب |
جدا شده (از ترانسفورماتور استفاده می کند) ؛ خروجی های متعدد. |
منابع جدا شده کم مصرف (شارژر تلفن، سنسورهای IoT). |
| شرکت رزوننت LLC |
از دست دادن کم سوئیچینگ؛ محدوده ورودی گسترده |
دستگاه های با قدرت بالا (شارژرهای اتومبیل های الکتریکی، مرکز داده های PSU). |
بهترین برنامه ها
a.الکترونیک مصرف کننده: تلفن های هوشمند، تلویزیون ها، لپ تاپ ها (نیاز به انرژی کوچک و کارآمد)
مرکز داده: سرورها، روترها (کارایی بالا هزینه های برق را کاهش می دهد).
ج.خودروی: اتومبیل های الکتریکی، سیستم های ADAS (خروجی های متعدد برای سنسورها/ موتورها).
3. خطی در مقابل SMPS: مقایسه سر به سر
| جنبه |
منبع برق خطی |
منبع برق حالت سوئیچ (SMPS) |
| کارایی |
30٪ تا 60٪ |
۷۰٪ ۹۵٪ |
| اندازه/وزن |
2×3 برابر بزرگتر/ سنگین تر |
کمپکت (در گوشی های هوشمند قرار می گیرد) |
| سر و صدا |
<10mV موج (بی نهایت آرام) |
موج 50-100mV (نیاز به فیلتر کردن) |
| هزینه (قدرت کم <50W) |
5$ 20$ (ارزان) |
۱۰ دلار تا ۳۰ دلار ( گران تر) |
| هزینه (قدرت بالا >100W) |
$50~$200 (ترانسفورماتورهای گران قیمت) |
$30$100 (در مقیاس ارزان تر) |
| مدیریت حرارتی |
به بخاري هاي بزرگ نياز داره |
نیاز به لوله های حرارتی/خازن های حرارتی (کم تر بزرگ) |
ملاحظات کلیدی طراحی برای PCB های منبع برق
یک PCB منبع برق عالی فقط در مورد اجزای آن نیست اما در مورد طرح بندی، مدیریت حرارتی و حفاظت است. در زیر قوانین طراحی غیر قابل مذاکره است.
1طرح بندی: کاهش صدا و مقاومت
طراحی نامناسب باعث ایجاد سر و صدا، گرم شدن بیش از حد و کاهش ولتاژ می شود.
a.عقب های قدرت کوتاه و گسترده: برای محاسبه عرض اثر IPC-2152 برای جریان 5A ، یک اثر مس 2 اونس باید 3 میلی متر پهن باشد (در مقابل 6 میلی متر برای مس 1 اونس).
ب.طرح های قدرت/زمین جداگانه: خطوط قدرت اختصاصی (برای 12V/5V) و خطوط زمین مانع را کاهش می دهند و آنها را در کنار هم نگه می دارند (0.1mm dielectric) تا ظرفیت طبیعی ایجاد شود (شور فیلتر).
ج. اجزای را به صورت استراتژیک قرار دهید:
خازن های ورودی (الکترولیتیک های بزرگ) را در نزدیکی کانکتور برق قرار دهید تا موج AC صاف شود.
قرار دادن خازن های جدا کننده (0.1μF) در فاصله 2 میلی متر از پین های قدرت IC برای مسدود کردن صدای فرکانس بالا.
اجزای داغ (MOSFET ها، تنظیم کننده ها) را برای از بین بردن گرما بهتر با هم گروه بندی کنید.
د.از حلقه های زمینداری کنید: برای مدارهای آنالوگ و دیجیتال از یک نقطه زمین گذاری واحد (Star Grounding) استفاده کنید. این باعث می شود جریان از طریق ردیف های حساس آنالوگ جریان پیدا نکند.
2. عرض رد و ضخامت مس
عرض ردیابی تعیین می کند که PCB بدون گرم شدن بیش از حد می تواند چه مقدار جریان را حمل کند. از دستورالعمل های IPC-2152 یا ماشین حساب های آنلاین (به عنوان مثال، ابزار PCB) برای اندازه گیری ردیابی استفاده کنید:
| جریان (A) |
پهنای ردی (1 اونس مس، 30 درجه سانتیگراد بالا) |
پهنای ردیابی (2 اونس مس، 30 درجه سانتیگراد بالا) |
| 1A |
0.8 میلی متر |
0.4 میلی متر |
| 3A |
2.0mm |
1.0mm |
| 5A |
3.2 میلی متر |
1.6 میلی متر |
| 10A |
6.4 میلی متر |
3.2 میلی متر |
a. ضخامت مس: 2 اونس مس (70μm) برای منابع برق بهتر از 1 اونس (35μm) است ✓ مقاومت را 50٪ کاهش می دهد و حرارت بیشتری را مدیریت می کند. برای طرح های با قدرت بالا (> 20A) ، از 3 اونس مس (105μm) استفاده کنید.
ب.ابراه های حرارتی: اضافه کردن 4 ′′6 ابراه های حرارتی (0.3mm سوراخ) تحت اجزای داغ (به عنوان مثال، MOSFETs) برای انتقال گرما به سطح زمین ′′این باعث کاهش دمای قطعات 20 ′′30 °C می شود.
3مدیریت حرارتی: توقف گرم شدن
گرما علت شماره یک شکست منبع برق است هر افزایش 10 درجه سانتیگراد در دمای زندگی قطعات را نصف می کند. از این استراتژی ها استفاده کنید:
انتخاب مواد:
برای قدرت کم (≤50W): FR-4 (ارزان، آسان برای تولید).
برای قدرت بالا (>50W): PCB های فلزی هسته ای (الومینیوم / هسته مس) با رسانایی حرارتی 50 × 100 برابر بالاتر از FR-4.
مواد رابط حرارتی (TIM): برای اطمینان طولانی مدت، از TIM تغییر فاز (2.23 W/m·K) بین حرارتی و اجزای مختلف استفاده کنید.
ب.خازن های حرارتی: خازن های حرارتی آلومینیومی را به MOSFET ها و تنظیم کننده ها متصل کنید (به عنوان مثال، یک جزء 10W نیاز به یک خازن 50mm × 50mm دارد).
ج.جريان هوا: فاصله 2-3 میلی متر بین اجزای داغ بگذارید تا اجازه گردش هوا را برای دستگاه های بسته (به عنوان مثال، سرور PSU) داشته باشید، فن ها را اضافه کنید تا هوا را بر روی حرارتی فشار دهید.
d. شبیه سازی: استفاده از ابزارهای مانند Ansys Icepak برای مدل سازی جریان گرما، نقاط داغ (به عنوان مثال، یک منطقه MOSFET شلوغ) را قبل از نمونه سازی پیدا می کند.
4کنترل EMI: کاهش صدا
SMPS باعث ایجاد تداخل الکترومغناطیسی (EMI) می شود که می تواند سایر وسایل الکترونیکی را مختل کند (به عنوان مثال ، یک منبع تغذیه در یک روتر می تواند باعث قطع Wi-Fi شود). این مشکل را با:
a. حلقه های کوچک سوئیچینگ: منطقه مدار سوئیچینگ (MOSFET + اندوکتور + کانتیناتور) را تا حد ممکن کوچک نگه دارید.این باعث کاهش EMI تابش شده 40٪ می شود.
فیلترهای EMI:
فیلترهای پی: در ورودی (AC یا DC) قرار داده می شوند تا نویز حالت فرقی را فیلتر کنند (از یک خازن + محرک + خازن استفاده کنید).
خفه کننده های حالت مشترک: به کابل های ورودی / خروجی اضافه می شود تا صدای حالت مشترک را مسدود کند (به عنوان مثال ، صدا از شبکه برق).
دانه های فرایت: قرار دادن نشانه های سیگنال در نزدیکی IC ها برای جذب سر و صدای فرکانس بالا (100kHz 1GHz).
c. محافظت: از نوار مس یا قوطی های فلزی برای محافظت از مناطق حساس (به عنوان مثال، MOSFET های سوئیچ) استفاده کنید. این یک قفس فارادی ایجاد می کند که EMI را گیر می کند.
d.Y-Capacitors: اتصال بین زمین های اولیه و ثانویه برای منحرف کردن سر و صدای حالت مشترک به زمین استفاده از خازن های نامشخص برای 250V AC (استانداردهای ایمنی).
5ویژگی های حفاظت: اجتناب از خطرات
برای جلوگیری از آسیب ناشی از افزایش برق، شارژ کوتاه یا خطای کاربر، این حفاظ ها را اضافه کنید:
a. حفاظت از ولتاژ بیش از حد (OVP): استفاده از دیود زنر یا مدار لبه برای کوتاه کردن منبع برق اگر ولتاژ بیش از 1.2 برابر ارزش نامی باشد (به عنوان مثال ، یک منبع 12 ولت OVP را در 14.4 ولت ایجاد می کند).
b. حفاظت از جریان بیش از حد (OCP): برای قطع برق اگر جریان بیش از حد بالا باشد، از فیوز (حداقل 1.5 برابر حداکثر جریان) یا eFuse (قابل تنظیم مجدد) استفاده کنید.
c. حفاظت از قطب معکوس: اضافه کردن یک MOSFET در سری با ورودی اگر کاربر برق را به عقب متصل کند، MOSFET خاموش می شود و از آسیب جلوگیری می کند.
d. خاموش کردن حرارتی: از یک سنسور دمایی (به عنوان مثال، ترمیستور NTC) برای خاموش کردن منبع تغذیه استفاده کنید اگر دمای بیش از 85°C باشد که برای دستگاه های بسته (به عنوان مثال، هاب های خانه هوشمند) حیاتی است.
e. حفاظت از ESD: اضافه کردن دیود های TVS (کاهش دهنده ولتاژ گذرا) در پین های ورودی / خروجی برای چسباندن نقاط ESD (به عنوان مثال از لمس کاربر) به سطوح ایمن.
استانداردهای IPC برای PCB های منبع برق
برای اطمینان از ایمنی، قابلیت اطمینان و قابلیت تولید، از این استانداردهای IPC پیروی کنید:
| استاندارد IPC |
هدف |
چرا برای تامین برق اهمیت دارد؟ |
| IPC-2152 |
ظرفیت حمل جریان ردیابی (ضخامت مس، عرض) را تعریف می کند. |
از گرم شدن و آتش سوزی جلوگیری می کنه. |
| IPC-2221 |
قوانین طراحی PCB عمومی (سطح پد، از طریق فاصله گذاری) |
مطمئن می شه که اجزایش به درستی در هم قرار گرفته و متصل بشن. |
| IPC-A-600 |
معیارهای پذیرفتنی برای PCB های برهنه (بدون ترک، پوشش مناسب). |
از تخته های معیوب (به عنوان مثال، ردپای مس نازک) جلوگیری می کند. |
| IPC-6012 |
صلاحیت برای PCB های سفت (مقاومت حرارتی، قدرت دی الکتریک) |
تضمین می کند که PCB ها قدرت بالا و گرما را تحمل کنند. |
| IPC-4761 |
دستورالعمل های حفاظت از طریق (ماسک سولدر، پر کردن). |
از طریق ترک شدن تحت فشار حرارتی جلوگیری می کند. |
مثال: یک PCB منبع برق 10A باید IPC-2152 را دنبال کند تا از یک ردیاب مس 2 اونسی 3.2 میلی متر استفاده کند. این تضمین می کند که ردیاب در طول کار بیش از حد گرم نشود (≤30 °C افزایش یابد).
سوالات عمومی
1چه موقع باید بجای SMPS از یک منبع برق خطی استفاده کنم؟
استفاده از منابع خطی برای کاربردهای با قدرت کم (<50W) ، حساس به نویز (به عنوان مثال تقویت کننده های صوتی، مانیتورهای پزشکی).سرورها) که در آن کارایی و اندازه مهم است.
2چطور بايد عرض قطب درستي براي منبع برقم رو محاسبه کنم؟
از دستورالعمل های IPC-2152 یا ماشین حساب های آنلاین (به عنوان مثال، ابزار PCB) استفاده کنید. جریان ورودی، ضخامت مس و افزایش حداکثر دمای (معمولاً 30 درجه سانتیگراد) ، ابزار عرض ردیابی مورد نیاز را ارائه می دهد.برای مثال، 5A با 2 اونس مس نیاز به یک اثر 1.6mm پهناور.
3بهترین راه برای کاهش EMI در SMPS PCB چیست؟
a.حلق های سوئیچینگ را کوچک نگه دارید (MOSFET + induktor + condenser).
ب. یک فیلتر پی را در ورودی و یک خفه کننده حالت مشترک بر روی کابل ها اضافه کنید.
ج. از یک سپر فلزی در اطراف قطعات سوئیچ استفاده کنید.
d.Y-condensors را بین زمین های اولیه و ثانویه قرار دهید.
4چرا PCB های منبع برق به لوله های حرارتی نیاز دارند؟
خطوط حرارتی گرما را از اجزای داغ (به عنوان مثال ، MOSFETs) به سطح زمین منتقل می کنند ، که به عنوان یک سینک گرما عمل می کند. این باعث کاهش دمای اجزای 20-30 ° C می شود و طول عمر آنها را دو برابر می کند.
5چه ویژگی های حفاظتی برای یک PCB منبع برق قابل مذاکره نیستند؟
a. حفاظت از ولتاژ بالا (OVP): از افزایش ولتاژ از آسیب به قطعات جلوگیری می کند.
b. حفاظت از جریان بیش از حد (OCP): جلوگیری از اتصال کوتاه از ایجاد آتش.
c. خاموش شدن حرارتی: از گرم شدن بیش از حد در دستگاه های بسته جلوگیری می کند.
حفاظت از قطب معکوس: از آسیب ناشی از اتصال نادرست برق جلوگیری می کند.
نتیجه گیری
PCB های منبع برق قهرمانان ناشناخته الکترونیک هستند، آنها دستگاه ها را ایمن، کارآمد و قابل اعتماد نگه می دارند. کلید موفقیت انتخاب نوع مناسب است (سخت برای ثبات، انعطاف پذیر برای پوشیدنی)منبع برق (خطی برای کم سر و صدا)، SMPS برای بهره وری) و با رعایت قوانین طراحی سختگیرانه (عرض ردیاب، مدیریت حرارتی، کنترل EMI).
با اولویت بندی استانداردهای IPC، با استفاده از اجزای با کیفیت بالا (کنداسورهای ESR پایین، محرک های اشباع بالا) و اضافه کردن ویژگی های محافظت، شما PCB های منبع برق را که سال ها دوام می آورند می سازید.این که آیا شما در حال طراحی یک شارژر تلفن 5W یا یک PSU سرور 500W هستید، اصول در این راهنما اعمال می شوند.
با افزایش قدرت الکترونیک (به عنوان مثال، اتومبیل های الکتریکی، سرورهای هوش مصنوعی) ، PCB های منبع برق فقط اهمیت بیشتری خواهند داشت.و انرژی هدر رفته بعدبه یاد داشته باشید: یک منبع برق بزرگ PCB نه تنها قدرت را ارائه می دهد بلکه آرامش ذهن را ارائه می دهد.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
