PCB-Neuigkeiten - Wie beeinflusst Power Ripple das PCB Design von elektronischen Schaltungen

Wie kann man die Wellenbildung in PCB-Design? Vernachlässigung in PCB-Design Die Schaltnetzteile können den gesamten Stromkreis aufgrund von Wellen im Stromnetz lähmen. Wenn nicht erkannt, Power Ripple kann ernsthafte Probleme mit der Signalintegrität verursachen.

Was verursacht Power Ripple

Power Ripple ist ein Phänomen, das durch die Schalteigenschaften der Stromverorgung verursacht wird. Es tritt normalerweise in Schaltnetzteilen auf, wo Induktivität und Kapazität Rauschen verursachen, das durch Schaltfrequenz verursacht wird. Die durch die Schaltfrequenz eingeleitete Leistungswelligkeit schwingt normalerweise bei niedrigen Frequenzen mit.

Niederfrequente Stromwelligkeit ist jedoch kein Problem für PCB-Designer. Hochfrequente Leistungswelligkeit oder Klingeln können auch durch die parasitäre Kapazität der Induktivität in den Ausgang der Schaltnetzversorgung eingebracht werden. Klingeln tritt während des Ein-Aus-Übergangs des Schaltnetzteils auf und wird durch Spikes entlang der Ripple identifiziert.

Wie wirken sich Stromwellen auf elektronische Schaltungen aus

Das Boot fuhr problemlos durch die weichen Wellen. Aber elektronische Schaltungen, die auf saubere Energie angewiesen sind, können nicht dasselbe sagen. Sowohl bei niedrigen als auch hohen Frequenzen kann die Stromwelligkeit die Schaltungsfunktion beeinträchtigen.

Rippen in der Spannungsverdrahtung können Übersprechen mit benachbarten Schaltungen verursachen. Hochfrequentes Klingeln auf der Stromleitung wird mit Signalpins auf dem IC gekoppelt. Es stimmt, dass die meisten IC eine bestimmte Menge an Rauschen vertragen können, aber Rauschen bei höheren Frequenzen übersteigt das Leistungsabweichungsverhältnis.

Wenn Schaltmodus Rauschen und Klingeln an das Signal gekoppelt werden, beeinträchtigt dies die Genauigkeit des Eingangswertes. Kommunikationssignale und Stromwelligkeit können zu Signalintegritätsproblemen führen. Power Ripple ist mehr als nur ein Ärgernis. Dies ist ein ernstes Problem, das elektronische Schaltungen lähmen kann.

Wie man Stromwelligkeit im PCB-Design reduziert

Es sei denn, Sie entwerfen eine Leiterplatte mit einer linearen Stromversorgung, müssen Sie mit Power Ripple umgehen. Um den Effekt der Leistungswelligkeit zu reduzieren, müssen Sie die Amplitude des anfänglichen Peaks und der nachfolgenden Welligkeit reduzieren.

Hier sind einige praktische Tricks, um Power Ripple im Design zu lösen.

1. Pufferschaltung

Eine Pufferschaltung, bestehend aus einem Widerstand und Kondensator, kann an beiden Enden des Schaltknotens eines Low-End-Mosfets in einer Schaltnetzversorgung platziert werden, um Klingeln zu reduzieren. Beide RC-Kombinationen wirken als Dämpfer und absorbieren die Energie, die beim Zustandswechsel des Mosfets freigesetzt wird. Die Verwendung von Pufferschaltungen hilft, EMI durch Klingeln zu reduzieren.

2. Führungswiderstand

Der Bootstrap Widerstand begrenzt den anfänglichen Zweig des Klingelgeräusches. Er wird an beiden Enden eines High-End-MOSFET-Gates in Reihe mit einem Bootstrap-Kondensator platziert. Wenn dem PCB-Design Startwiderstände hinzugefügt werden, wird die Ladezeit des Mosrfets erhöht, um den anfänglichen Peak zu unterdrücken. Der Wert des Startwiderstandes muss beachtet werden, da zu wenig Strom die Leistung des SCHALTERS beeinträchtigen kann. Ripple kann durch Begrenzung des Ladestroms des Mosfets reduziert werden.

3. Herzdurchdringende Kapazität

Sie könnten denken, es wäre eine gute Idee, Kondensatoren zu verwenden, um Wellen zu beseitigen. Aber typische Kondensatoren helfen nur, niederfrequente Rauschen herauszufiltern. Um Hochfrequenzwelligkeit zu reduzieren, versuchen Sie, den Stromkondensator zu verwenden. Der Kernkondensator verfügt über drei Anschlüsse, um eine bessere Einfügedämpfung bei hohen Frequenzen zu erzeugen.

Natürlich ist es wichtig zu glauben, dass ein zuverlässiges Simulationswerkzeug, das Netzteile und Stromwelligkeit durch eine große Bibliothek neuer Modellparameter präzise modellieren kann, Ihre Chancen auf die Entwicklung einer Schaltung erheblich verbessern wird, die Power Ripple nicht überwinden kann.

Im Allgemeinen werden alle oben genannten Methoden gleichzeitig verwendet, um eine bessere Leistung für Schaltnetzteile bereitzustellen. Als PCB-Designer möchten Sie Stromwelligkeit minimieren, ohne die Energieeffizienz zu beeinträchtigen.