Configurarea pentru limitările sursei de curent continuu Cadence de proiectare avansată a PCB-ului
În anii 1940, Marina Statelor Unite s-a bazat pe teletipuri alimentate de sursa de curent continuu „REC-30 redresor” pentru comunicare. Sursa de alimentare de comutare de 100 de kilograme, cu o lățime de doi metri, a folosit un autotransformator mare care ar putea accepta mai multe tensiuni de intrare cu o ieșire de 400 VAC pentru tuburile de tirat cu vapori de mercur. Tuburile funcționau ca redresoare care rectificau și reglau tensiunea alternativă într-o ieșire de 120 vcc filtrată de o rețea de condensatori și inductori.
Sursele de alimentare DC nu sunt create la fel
Sursele de curent continuu stabilesc tensiunile de ieșire de curent continuu necesare pentru o mare varietate de dispozitive de consum și industriale. În timp ce conceptul unei surse de curent continuu poate părea simplu, două tipuri de bază de surse de curent continuu - modul liniar și comutat - răspund cerințelor acestor dispozitive. În timp ce sursele de alimentare liniare conduc curentul, sursele de alimentare în modul comutat convertesc cc într-un semnal comutat. Redresoarele din modul de alimentare cu comutare produc tensiunile de ieșire de curent continuu.
În ceea ce privește dimensiunea fizică, sursele de alimentare liniare sunt de obicei mai mari și mai grele. Cele două tipuri de surse de alimentare diferă, de asemenea, în ceea ce privește modul în care proiectele abordează interferențele electromagnetice (EMI), manipularea puterii și reglarea. Deși sursele de alimentare liniare continuă să funcționeze pentru unele aplicații, majoritatea dispozitivelor utilizează surse de alimentare cu comutare (SMPS). O sursă de comutare rectifică și filtrează o tensiune de intrare ca pentru a obține tensiunile de ieșire de curent continuu.
Sursele de alimentare în modul comutat includ două tipuri
Majoritatea SMPS urmează o abordare modulată pe lățime de impuls (PWM) care funcționează fie în modul forward, fie în modul boost. Alimentările în mod direct au la ieșire un filtru L-C care creează o tensiune de ieșire DC din media volt-timp a ieșirii obținute din filtru. Pentru a controla media volt-timp a semnalului, regulatorul de alimentare cu comutare schimbă ciclul de funcționare al tensiunii dreptunghiulare de intrare.
Alimentările din modul Boost conectează un inductor direct pe sursa de tensiune de intrare atunci când comutatorul de alimentare este pornit. Curentul inductor crește de la zero și atinge apogeul simultan cu oprirea comutatorului de alimentare. Un redresor de ieșire blochează tensiunea de ieșire a inductorului și împiedică depășirea tensiunii de ieșire. Când energia stocată în miezul inductorului trece la condensatorul de ieșire, terminalul comutat al inductorului cade înapoi la nivelul tensiunii de intrare.
Alegeți componente care se potrivesc cu specificațiile sursei de alimentare
În timp ce furnizorii oferă o gamă largă de componente pasive și active, sursele de curent continuu necesită componente care corespund specificațiilor necesare pentru a obține o bună stabilitate a sursei de alimentare. De exemplu, inductoarele necesită o temperatură mai mare pentru a rezista la temperatura ridicată de funcționare cauzată de rezistența înfășurării transformatorului SMPS.
Diodele Schottky, tiristoarele și MOSFET-urile utilizate ca redresoare de punte trebuie să gestioneze curenții de vârf și de ieșire ai alimentării, precum și nivelul căderilor de tensiune. În plus, circuitele trebuie să controleze comutarea MOSFET pentru a preveni scurtcircuitele la intrarea circuitului. Orice proiectare a sursei de curent continuu trebuie să încorporeze componente adecvate în circuitele de ieșire care să prevină tensiunile și curenții inversi.
Menținerea modelelor SPICE precise și fiabile ale componentelor menționate mai sus este esențială pentru orice proiectant care lucrează prin validarea și verificarea circuitului lor. Utilizând o bibliotecă de peste 34.000 de modele de componente precise, PSpice se poate asigura că circuitul dvs. este optimizat atât pentru utilizare cât și pentru randament înainte de a intra în producție.
Începeți cu aspectul
Detaliile tehnice complexe și cerințele funcționale implicate în alimentarea cu curent continuu provoacă echipele de proiectare. În orice proiectare, aspectul stabilește comportamentele funcționale și termice, precum și cerințele EMI pentru sursa de alimentare. Un aspect bun optimizează eficiența aprovizionării.
Un aspect slab introduce probleme la niveluri de curent ridicate și diferențe mari între tensiunile de intrare la ieșire. Alte probleme obișnuite de alimentare cu energie asociate cu aspectele slabe ale PCB includ pierderea reglării la curenți mari de ieșire, zgomot excesiv la formele de undă de ieșire și de comutare și instabilitatea circuitului.