কেন পাওয়ার সার্কিট ডিজাইন শিখবেন?
পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিট একটি ইলেকট্রনিক পণ্যের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ, পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটের নকশা সরাসরি পণ্যের কর্মক্ষমতার সাথে সম্পর্কিত।
পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটের শ্রেণীবিভাগ
আমাদের ইলেকট্রনিক পণ্যের পাওয়ার সার্কিটগুলিতে মূলত লিনিয়ার পাওয়ার সাপ্লাই এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই অন্তর্ভুক্ত থাকে। তত্ত্ব অনুসারে, লিনিয়ার পাওয়ার সাপ্লাই হল ব্যবহারকারীর কত কারেন্ট প্রয়োজন, ইনপুট কতটা কারেন্ট সরবরাহ করবে; স্যুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই হল ব্যবহারকারীর কত কারেন্ট প্রয়োজন এবং ইনপুট শেষে কতটা কারেন্ট সরবরাহ করা হয়।
রৈখিক বিদ্যুৎ সরবরাহ সার্কিটের পরিকল্পিত চিত্র
লিনিয়ার পাওয়ার ডিভাইসগুলি একটি লিনিয়ার অবস্থায় কাজ করে, যেমন আমাদের সাধারণত ব্যবহৃত ভোল্টেজ রেগুলেটর চিপস LM7805, LM317, SPX1117 ইত্যাদি। নীচের চিত্র 1 হল LM7805 নিয়ন্ত্রিত পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম।
চিত্র ১: রৈখিক বিদ্যুৎ সরবরাহের পরিকল্পিত চিত্র
চিত্র থেকে দেখা যায় যে রৈখিক বিদ্যুৎ সরবরাহ কার্যকরী উপাদান যেমন সংশোধন, ফিল্টারিং, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ এবং শক্তি সঞ্চয়ের সমন্বয়ে গঠিত। একই সময়ে, সাধারণ রৈখিক বিদ্যুৎ সরবরাহ হল একটি সিরিজ ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ শক্তি সরবরাহ, আউটপুট কারেন্ট ইনপুট কারেন্টের সমান, I1=I2+I3, I3 হল রেফারেন্স প্রান্ত, কারেন্ট খুব ছোট, তাই I1≈I3। আমরা কেন কারেন্ট সম্পর্কে কথা বলতে চাই, কারণ PCB ডিজাইনে, প্রতিটি লাইনের প্রস্থ এলোমেলোভাবে সেট করা হয় না, স্কিম্যাটিকের নোডগুলির মধ্যে কারেন্টের আকার অনুসারে নির্ধারণ করা হয়। বোর্ডটিকে ঠিক করার জন্য কারেন্টের আকার এবং কারেন্ট প্রবাহ স্পষ্ট হওয়া উচিত।
লিনিয়ার পাওয়ার সাপ্লাই পিসিবি ডায়াগ্রাম
পিসিবি ডিজাইন করার সময়, উপাদানগুলির বিন্যাস কম্প্যাক্ট হওয়া উচিত, সমস্ত সংযোগ যতটা সম্ভব ছোট হওয়া উচিত এবং পরিকল্পিত উপাদানগুলির কার্যকরী সম্পর্ক অনুসারে উপাদান এবং লাইনগুলি স্থাপন করা উচিত। এই পাওয়ার সাপ্লাই ডায়াগ্রামটি প্রথমে সংশোধন, এবং তারপর ফিল্টারিং, ফিল্টারিং হল ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ হল শক্তি সঞ্চয় ক্যাপাসিটর, ক্যাপাসিটরের মধ্য দিয়ে নিম্নলিখিত সার্কিটে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হওয়ার পরে।
চিত্র ২ হল উপরের স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রামের পিসিবি ডায়াগ্রাম, এবং দুটি ডায়াগ্রাম একই রকম। বাম ছবি এবং ডান ছবি একটু আলাদা, বাম ছবিতে পাওয়ার সাপ্লাই সংশোধনের পরে সরাসরি ভোল্টেজ রেগুলেটর চিপের ইনপুট পায়ে এবং তারপর ভোল্টেজ রেগুলেটর ক্যাপাসিটরের দিকে, যেখানে ক্যাপাসিটরের ফিল্টারিং প্রভাব অনেক খারাপ, এবং আউটপুটও সমস্যাযুক্ত। ডানদিকের ছবিটি ভালো। আমাদের কেবল ধনাত্মক পাওয়ার সাপ্লাই সমস্যার প্রবাহ বিবেচনা করা উচিত নয়, বরং ব্যাকফ্লো সমস্যাটিও বিবেচনা করা উচিত, সাধারণভাবে, ধনাত্মক পাওয়ার লাইন এবং গ্রাউন্ড ব্যাকফ্লো লাইন একে অপরের যতটা সম্ভব কাছাকাছি হওয়া উচিত।
চিত্র 2 রৈখিক বিদ্যুৎ সরবরাহের পিসিবি চিত্র
লিনিয়ার পাওয়ার সাপ্লাই পিসিবি ডিজাইন করার সময়, আমাদের লিনিয়ার পাওয়ার সাপ্লাইয়ের পাওয়ার রেগুলেটর চিপের তাপ অপচয় সমস্যা, তাপ কীভাবে আসে, যদি ভোল্টেজ রেগুলেটর চিপের সামনের প্রান্ত 10V হয়, আউটপুট প্রান্ত 5V হয় এবং আউটপুট কারেন্ট 500mA হয়, তাহলে রেগুলেটর চিপে 5V ভোল্টেজ ড্রপ থাকে এবং উৎপন্ন তাপ 2.5W হয়; যদি ইনপুট ভোল্টেজ 15V হয়, ভোল্টেজ ড্রপ 10V হয় এবং উৎপন্ন তাপ 5W হয়, তাহলে আমাদের তাপ অপচয় শক্তি অনুসারে পর্যাপ্ত তাপ অপচয় স্থান বা যুক্তিসঙ্গত তাপ সিঙ্ক আলাদা করে রাখতে হবে। লিনিয়ার পাওয়ার সাপ্লাই সাধারণত এমন পরিস্থিতিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে চাপের পার্থক্য তুলনামূলকভাবে ছোট এবং কারেন্ট তুলনামূলকভাবে ছোট, অন্যথায়, দয়া করে সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিট ব্যবহার করুন।
উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটের পরিকল্পিত উদাহরণ
সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই হল সার্কিট ব্যবহার করে উচ্চ-গতির অন-অফ এবং কাট-অফের জন্য সুইচিং টিউব নিয়ন্ত্রণ করা, PWM তরঙ্গরূপ তৈরি করা, ইন্ডাক্টর এবং অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট ডায়োডের মাধ্যমে, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণের জন্য ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রূপান্তর ব্যবহার করা। স্যুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই, উচ্চ দক্ষতা, কম তাপ, আমরা সাধারণত সার্কিট ব্যবহার করি: LM2575, MC34063, SP6659 ইত্যাদি। তত্ত্ব অনুসারে, সার্কিটের উভয় প্রান্তে সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই সমান, ভোল্টেজ বিপরীতভাবে সমান এবং কারেন্ট বিপরীতভাবে সমান।
চিত্র ৩: LM2575 সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটের পরিকল্পিত চিত্র
স্যুইচিং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের পিসিবি ডায়াগ্রাম
সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের পিসিবি ডিজাইন করার সময়, নিম্নলিখিত বিষয়গুলিতে মনোযোগ দেওয়া প্রয়োজন: ফিডব্যাক লাইনের ইনপুট পয়েন্ট এবং অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট ডায়োড হল যাদের জন্য অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট দেওয়া হয়। চিত্র 3 থেকে দেখা যাচ্ছে, যখন U1 চালু করা হয়, তখন কারেন্ট I2 ইন্ডাক্টর L1-এ প্রবেশ করে। ইন্ডাক্টরের বৈশিষ্ট্য হল যখন ইন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন এটি হঠাৎ উৎপন্ন হতে পারে না এবং হঠাৎ অদৃশ্যও হতে পারে না। ইন্ডাক্টরে কারেন্টের পরিবর্তনের একটি সময় প্রক্রিয়া রয়েছে। ইন্ডাক্ট্যান্সের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত স্পন্দিত কারেন্ট I2 এর ক্রিয়ায়, কিছু বৈদ্যুতিক শক্তি চৌম্বকীয় শক্তিতে রূপান্তরিত হয় এবং কারেন্ট ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, একটি নির্দিষ্ট সময়ে, নিয়ন্ত্রণ সার্কিট U1 I2 বন্ধ করে দেয়, ইন্ডাক্ট্যান্সের বৈশিষ্ট্যের কারণে, কারেন্ট হঠাৎ অদৃশ্য হতে পারে না, এই সময়ে ডায়োড কাজ করে, এটি কারেন্ট I2 কে দখল করে, তাই এটিকে অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট ডায়োড বলা হয়, দেখা যায় যে ইন্ডাক্ট্যান্সের জন্য অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট ডায়োড ব্যবহার করা হয়। অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট I3 C3 এর ঋণাত্মক প্রান্ত থেকে শুরু হয় এবং D1 এবং L1 এর মাধ্যমে C3 এর ধনাত্মক প্রান্তে প্রবাহিত হয়, যা একটি পাম্পের সমতুল্য, ক্যাপাসিটর C3 এর ভোল্টেজ বাড়ানোর জন্য ইন্ডাক্টরের শক্তি ব্যবহার করে। ভোল্টেজ সনাক্তকরণের প্রতিক্রিয়া লাইনের ইনপুট পয়েন্টের সমস্যাও রয়েছে, যা ফিল্টার করার পরে জায়গায় ফিরিয়ে দেওয়া উচিত, অন্যথায় আউটপুট ভোল্টেজ রিপল বড় হবে। এই দুটি পয়েন্ট প্রায়শই আমাদের অনেক PCB ডিজাইনার উপেক্ষা করেন, তারা ভাবেন যে একই নেটওয়ার্ক সেখানে একই নয়, আসলে, জায়গাটি একই নয় এবং কর্মক্ষমতা প্রভাব দুর্দান্ত। চিত্র 4 হল LM2575 সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের PCB ডায়াগ্রাম। আসুন দেখি ভুল ডায়াগ্রামে কী ভুল আছে।
চিত্র ৪ LM2575 স্যুইচিং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের PCB ডায়াগ্রাম
কেন আমরা স্কিম্যাটিক নীতি সম্পর্কে বিস্তারিতভাবে কথা বলতে চাই, কারণ স্কিম্যাটিকটিতে প্রচুর পিসিবি তথ্য রয়েছে, যেমন কম্পোনেন্ট পিনের অ্যাক্সেস পয়েন্ট, নোড নেটওয়ার্কের বর্তমান আকার ইত্যাদি। স্কিম্যাটিকটি দেখুন, পিসিবি ডিজাইন কোনও সমস্যা নয়। LM7805 এবং LM2575 সার্কিট যথাক্রমে লিনিয়ার পাওয়ার সাপ্লাই এবং সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের সাধারণ লেআউট সার্কিটকে উপস্থাপন করে। PCBS তৈরি করার সময়, এই দুটি পিসিবি ডায়াগ্রামের লেআউট এবং ওয়্যারিং সরাসরি লাইনে থাকে, তবে পণ্যগুলি আলাদা এবং সার্কিট বোর্ড আলাদা, যা প্রকৃত পরিস্থিতি অনুসারে সামঞ্জস্য করা হয়।
সমস্ত পরিবর্তন অবিচ্ছেদ্য, তাই পাওয়ার সার্কিটের নীতি এবং বোর্ডের ধরণও তাই, এবং প্রতিটি ইলেকট্রনিক পণ্য পাওয়ার সাপ্লাই এবং এর সার্কিট থেকে অবিচ্ছেদ্য, তাই, দুটি সার্কিট শিখুন, অন্যটিও বোঝা যায়।
পোস্টের সময়: জুলাই-০৪-২০২৩
