PCB-Neuigkeiten - PCB-Layout-Design-Schema mit geringer elektromagnetischer Störung im Leistungsmodul

(In) Leistttttttttttttttttttttung Versodergung Design, auch die Design vauf nodermal DC zu DC Schalten Kaufverter wird haben a Serie vauf Probleme, besonders in die Design von hohe Leistung Leistung Lieferungen. In Zusbeiz zu funktional Überlegungen, Ingenieure muss Sicherstellen die Robusdiees von die PCB-Design zu treffen Kosten Ziele, diermisch Leistung und Raum Einschränkungen, und von Kurs die Fodertschreste von die Design. In Zusbeiz, für Produkt Spezifikationen und System Leistung Überlegungen, die elektromagnetisch Interferenz ((EMI)) generiert von die Leistung Versodergung muss be ausreichend niedrig. Allerdings, die elektromagnetisch Interferenz Ebene von die Leistung Versodergung is die die meisten schwierig Artikel in die Design zu genau vorhersagen. Einige Menschen auch denken dies is einfach unmöglich, und die die meisten Designer keinn tun is zu vollständig Erwägen in die Design, besonders in die Ladut.

Obwohl die Grundsätze diskutiert in dies Artikel sind einwirndbar zu a brees Bereich von Leistung Versorgung Designs, wir nur Fokus on DC-zu-DC Konverter. Wiril von seine brees Bereich von Anwirndungen, falst jede Hardwsind Ingenieur wird be exponiert zu Arbees verwundt zu it, vielleicht Weinn muss a Leistung Konverter be enzwirirfen. In dies Artikel, wir wird Erwägen two häufig Kompromisse verwundt zu niedrig elektromagnetisch Interferenz Design; diermisch Leistung, elektromagnetisch Interferenz, und die Größe von die Lösung verwundt zu PCB Layout und elektromagnetisch Interferenz. In dies Artikel, wir wird Verwendung a einfach Abstieg Konverter als an Beispiel, as gezeigt in Abbildung (1).

Abbildung 1. Gemeingleicher Step-Down-Konverter

Um abgestrahlte und geleitete elektromagnetische Störungen im Frequenzbereich zu messen, ist dies die FourierCity in GermanyCity in Germany-Reihenerweiterung bekannter Wellenfürmen. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Leistung von abgestrahlten elektromagnetischen Störungen. In einem Synchron-Buck-Wundler werden die Hauptschalterwellenformen, die elektromagnetische Störungen verursachen, durch Q1 und Q2 erzeugt, d.h. der Strom di/dt jedes FET vom Drain zur Quelle während seiner jeweiligen LeitungsZeitraume. Abbildung Die in 2 gezeigten Stromwellenformen (Q und Q2on) sind keine sehr regelmäßigen Trapezformen, aber wir haben eine größere Betriebsfreiheit, weil der Übergang des Leiterstroms relativ langsam ist, So können Sie Henry Otts Klassiker "Elektronisch System Formel 1 in Lärm Reduzierung Technologie" anwenden. Wir funden heraus, dass bei einer ähnlichen Wellenform die Steig- und Fallzeiten direkt die harmonische Amplitude oder den Fourier-Koeffizienten (In) beeinflussen.

Abbildung 2. Wellenformen von Q1 und Q2

In=2IdSin(nπd)/nπd *Sin(n€tr/T)/nπtr/T (1)

Unter ihnen ist n die harmonische Ordnung, T ist die Periode, I ist die Spitzenstromintensität der Wellenform, d ist der Lastzyklus und tr ist der Mindestwert von tr oder tf.

In der Praxis ist es sehr wahrscheinlich, dass gleichzeitig ungerade und gleichmäßige harmonische Emissionen auftreten. Werden nur ungerade Oberschwingungen erzeugt, muss der Lastzyklus der Wellenform auf 50% genau sein. In der Praxis gibt es nur sehr wenige solche Arbeseinezyklusgenauigkeiten.

Die elektromagnetische StörAmplitude der Oberschwingungsreihe wird durch das Ein-Aus von Q1 und Q2 beeinflusst, was deutlich sichtbar ist, wenn die Anstiegszeit tr und Fallzeit tf der Drain-Source Spannung VDS gemessen wird, oder die AnstiegsRate di/dt des Stroms, der durch Q1 und Q2 fließt. Dies bedeutet auch, dass wir das Niveau der elektromagnetischen Störungen reduzieren können, indem wir einfach die Ein-Aus-Geschwindigkeit von Q1 oder Q2 verlangsamen. Die Verlängerung der Schaltzeit hat einen großen Einfluss auf Oberschwingungen mit Frequenzen über f=1/πtr. Zu diesem Zeitpunkt muss jedoch ein Kompromiss zwischen erhöhter Wärmeableitung und Verringerung der Verluste getrvonfen werden. Dennoch ist es immer noch eine gute Möglichkeit, diese Parameter zu steuern, es hilft, ein Gleichgewicht zwischen elektromagnetischen Störungen und diermischer Leistung zu finden. Konkret kann es durch Hinzufügen eines kleinen Widerstundswiderstundes (normalerweise weniger als 5Ω) erreicht werden. Dieser Widerstund kann in Reihe mit den Anren Q1 und Q2 verbunden werden, um tr und tf zu steuern. Sie können auch eine "AbsperrDiode" in Reihe an den Gate-Widerstund anschließen, um die Übergangszeit tr oder tf unabhängig zu steuern (siehe Abbildung 3). Dies ist eigentlich ein iterativr Prozess, selbst die erfahrensten NetzteilDesigner verwenden diese Methode. Unser oberstes Ziel ist es, die elektromagnetischen Störungen auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren, indem wir die Ein- und Ausschaltgeschwindigkeit des Transiszurs verlangsamen und gleichzeitig sicherstellen, dass seine Temperatur niedrig genug ist, um Stabilität zu gewährleisten.

Die oben is an Einführung zu die PCB Layout design Schema mit niedrig elektromagnetisch Interferenz in die Leistung Modul. Ipcb is auch zur Verfügung gestellt zu Leiterplattenhersteller und Leiterplattenherstellung Technologie