PCB 회로도 읽고 작성하는 방법

인쇄회로기판(PCB 보드) 설계는 현대 전자 제품의 중추이며, PCB 보드 설계의 핵심은 회로도입니다. 회로도는 전자 시스템의 여러 구성 요소 간 연결을 전기적 선 또는 넷(net)로 시각화하여 나타냅니다. 회로도를 작성하면 모든 것이 올바르게 작동하도록 보장하며, 문제 해결을 지원하고, 기본 회로든 복잡한 전기 시스템이든 제조업체와 엔지니어 간의 의사소통을 원활하게 합니다.

그리고 간단하게 설계를 하고 싶을 때 떠오르는 이름은 바로 EasyEDA입니다. 이는 강력하고 사용하기 쉬운 온라인 PCB 보드 설계 도구로, 회로도를 읽고 작성하는 과정을 간소화합니다. 이 가이드에서는 EasyEDA에서 PCB 보드 회로도를 이해하고 작성하는 과정을 단계별로 안내합니다. 이 글에서는 회로도를 작성해야 하는 이유, 주요 수행 단계, 사용할 도구, 그리고 설계가 제대로 기능하도록 보장하는 최선의 접근법을 다룰 것입니다.

PCB 보드 회로도란?

PCB 보드 회로도는 전자 회로를 그래픽 방식으로 나타낸 도면입니다. 저항, 커패시터, IC 등의 구성 요소를 표준화된 심볼(symbol) 로 표현하며, 이들이 와이어 또는 넷으로 상호 연결되는 방식을 보여줍니다. 회로도는 물리적 PCB 레이아웃을 위한 청사진(blueprint) 역할을 합니다.

실제 배선도와 달리, 회로도는 부품이 배치된 물리적 위치가 아닌, 회로 내에서 논리적으로 연결되고 상호 연결된 방식을 보여줍니다.

표준 심볼은 복잡한 시스템조차도 단순화하여 엔지니어와 설계자가 아이디어를 전달할 수 있도록 돕습니다. 전자 설계에서 회로도는 조립 과정에서 문제가 드러나기 전에 이를 식별할 수 있도록 하기 때문에 매우 중요합니다.

회로도 설계의 일반적인 구성 요소:

1. 회로도 심볼

회로도를 시작하기 전에 일반적인 기호를 익혀두어야합니다.

● 저항: 지그재그 선 혹은 사각형

● 커패시터: 평행선 2 개 (편극형은 +/– 표시 포함)

● 다이오드: 삼각형이 선 방향으로 향함, 극성 표시 포함

● 집적 회로(IC): 핀이 표시된 사각형.

● 접지 및 전원 기호: “GND”(접지), “Vcc”(전원)

2. 넷(net: 연결 / 와이어)

넷은 구성 요소를 연결하는 선입니다. 각 넷은 “Vcc” 또는 “GND”와 같은 라벨을 가질 수 있으며, 이는 넷의 기능을 식별하는 데 사용됩니다. 이러한 라벨을 사용하여 회로를 통해 전원 및 신호 흐름을 명확히 파악할 수 있습니다.

3. 부품 기호와 값

각 부품에는 설계상의 고유 이름(예: R1, C1)과 값(예: 10kΩ, 100µF)이 있으며,

이는 회로 내 역할과 식별을 위해 매우 중요합니다.

회로도를 다루고 해석하는 방법

회로도는 여러 회로 블록으로 구성되며, 좌 → 우 또는 상 → 하 방향으로 읽습니다. 회로는 종종 반복적인 패턴을 가지고 있습니다. 기본 기호와 기능을 이해하면 이러한 패턴을 인식하여 복잡한 회로도를 해석하는 과정을 단순화할 수 있습니다.

예시 회로는 최대 1.5A 전류용 3.7V 리튬이온 배터리 충전 회로로, 아래 네 섹션으로 나뉩니다.

섹션 1: 입력부

2핀 커넥터가 2개의 다른 커패시터에 연결되어 있으며, 이 커넥터는 배터리 충전을 외부 전원 공급 장치에 연결하는 데 사용됩니다. VIN 네트 라벨은 배선을 하지 않고도 하나의 블록을 다른 블록에 연결하는 데 사용됩니다. 이렇게 하면 읽기 쉽고 수정하기 쉬운 깨끗한 회로도를 설계할 수 있으며 전체 시간을 절약할 수 있습니다.

섹션 2: 주요 IC

17핀 IC로, 모든 연결은 IC의 데이터시트에 따라 이루어질 수 있습니다. 충전 표시 목적으로 2개의 LED가 사용됩니다. 접지, 네트 라벨 및 배선이 적절히 표시됩니다. 복잡한 회로 설계 시 작은 블록 단위로 나누고 넷 라벨을 활용하는 것이 좋습니다.

섹션 3: 충전 제어

IC 제어 회로로, 데이터시트의 값과 연결에 따라 설계됩니다. 인덕터와 커패시터, 다이오드를 사용한 벅 컨버터 구성이며, 다른 커패시터는 출력 전압 안정화, R10\_CC\_CTRL 저항은 최대 전류 1.5A 설정에 사용됩니다.

섹션 4: 출력부

하나는 배터리 충전을 위한 출력용 커넥터, 다른 하나는 1 셀/2 셀 배터리를 선택할 수 있는 배터리 셀 선택 커넥터입니다. 추가 입력 및 출력 커패시터는 **전원 노이즈 억제를 위한 다층 회로 설계**로, EMI 차단에 효과적입니다.

EasyEDA에서 PCB 보드 회로도를 작성하는 단계

Step 1: 가입 및 새 프로젝트 시작

● EasyEDA웹사이트로 이동하여 계정을 등록합니다.

● “New Project”를 클릭하여 빈 회로도 설계 작업 공간을 만듭니다.

Step 2: 구성 요소 배치

● “Library” 패널에서 필요한 부품 검색합니다.

● 구성 요소를 회로도 작업 공간으로 드래그 앤 드롭합니다.

Step 3: 구성 요소 연결

● “Wire” 도구를 사용하여 구성 요소 핀 간의 연결(넷)을 그립니다.

● 전원 및 접지와 같은 중요한 넷을 라벨링하여 명확히 표시합니다.

Step 4: 설계자 기호

● “주석” 도구를 사용하여 모든 구성 요소에 고유한 설계자(예: R1, C2)를 자동으로 할당합니다.

● 회로의 복잡한 부분을 설명하기 위해 필요한 경우 텍스트 노트나 주석을 추가하십시오.

Step 5: 전기 규칙 검사(ERC)

● 연결되지 않은 핀이나 단락과 같은 문제를 감지하기 위해 ERC를 실행하십시오.

● 도구에서 지적한 오류를 수정하십시오.

Step 6: 저장 및 공유

● 회로도를 클라우드에 저장하거나 PDF 또는 이미지로 내보내십시오.

● 프로젝트를 협업자와 공유하거나 PCB 보드 레이아웃을 위해 내보내십시오.

효율적인 회로도 설계를 위한 팁

회로도 다이어그램에서 전선은 구성 요소를 연결하는 데 사용되므로 중요한 역할을 합니다. 깨끗하고 적절히 라벨링된 회로의 가독성과 재현성은 무작위 회로보다 훨씬 뛰어납니다. 회로도에서 전선과 연결의 주요 측면은 다음과 같습니다:

조직화: 전선을 논리적으로 정리하고 기능을 나타내도록 적절히 라벨링하여 전류가 의도된 경로를 따르도록 하십시오.

색상: 일부 전자 회로도에서는 전선이 특정 속성을 나타내는 색상 코드로 표시될 수 있습니다. 예를 들어 전원, 접지 또는 신호 연결은 빠른 식별에 도움을 줍니다.

종단:전선과 구성 요소 간의 연결은 종종 점이나 접합으로 표시되며, 전류가 합류하거나 분리되는 회로의 중요한 지점입니다.

넷 라벨 라우팅: 특정 전기 연결 또는 노드를 식별하고 이름을 지정하여 그려진 전선 수를 줄임으로써 다이어그램을 간소화합니다. 이는 전기적으로 연결된 지점을 명확히 표시하면서 회로도를 시각적으로 복잡하게 만들지 않도록 돕습니다.

그리드 스냅 사용:구성 요소와 연결의 정밀한 정렬을 위해 그리드 스냅을 활성화하십시오.

회로도로 문제 해결하기

섹션 분리: 문제를 해결할 때 회로도를 사용하여 회로의 특정 섹션을 분리하십시오. 이는 잠재적인 문제를 좁히고 결함이 있는 구성 요소를 더 효율적으로 찾는 데 도움이 됩니다.

연결 확인: 구성 요소 간의 연결을 검사하십시오. 회로의 단락, 느슨한 연결 또는 고장난 구성 요소를 찾으십시오.

전압 및 전류 측정: 회로도의 다른 지점에서 예상되는 전압 및 전류 값을 이해하는 데 회로도를 사용하십시오. 이 정보는 문제를 진단할 때 매우 유용합니다.

결론

잘 설계된 회로도 다이어그램은 성공적인 PCB 보드 설계의 기초로서, 회로 기능, 문제 해결 및 제조를 위한 청사진 역할을 합니다. 부품 연결, 전원 분배 및 신호 흐름을 명확히 보여줌으로써 회로도는 개발 과정을 간소화하고 오류를 줄이며 엔지니어 간의 협업을 촉진합니다.

EasyEDA와 같은 도구를 사용하면 회로도를 생성하고 관리하는 것이 더 직관적이 되어 초보자와 전문가 모두 효율적이고 오류 없는 회로를 설계할 수 있습니다. 라벨링된 넷, 모듈형 블록 설계, 명확한 주석, 그리고 ERC 수행은 설계의 가독성과 수정 용이성을 보장합니다.  또한 PCB 보드 레이아웃으로 진행하기 전에 Electrical Rule Check (ERC)를 수행하면 초기 단계에서 잠재적인 문제를 감지하고 수정할 수 있습니다.

궁극적으로 회로도 설계를 마스터하는 것은 고품질 전자 시스템을 개발하는 데 필수적입니다. 간단한 회로든 복잡한 다층 PCB 보드든 잘 조직된 회로도는 설계에서 생산으로의 정확성, 효율성 및 원활한 전환을 보장합니다.