Leiterplatte Blog - Die Beziehung zwischen Layout und PCB-Schaltnetzteil

Aufgrund der Schalteigenschaften des Schaltnetzteils, Es ist einfach, das Schaltnetzteil zu veranlassen, große elektromagnetische Kompatibilitätsstörungen zu erzeugen. Als Stromversorgungs-Ingenieur, ein Ingenieur für elektromagnetische Verträglichkeit, oder ein Leiterplattenlayout Ingenieur, Sie müssen die Ursache des Problems der elektromagnetischen Verträglichkeit verstehen und Maßnahmen ergreifen, insbesondere Layoutingenieure, Notwendigkeit zu verstehen, wie man die Erweiterung von schmutzigen Flecken vermeidet, this article mainly introduces

The main points of the power supply Leiterplatte Design werden diskutiert.
29 grundlegende Beziehungen zwischen Layout und Leiterplatte
1. Mehrere Grundprinzipien: Jeder Draht hat Impedanz; Strom wählt immer automatisch den Pfad der Impedanz aus; Strahlungsintensität hängt vom Strom ab, Frequenz, und Schleifenbereich; Gleichtaktstörungen beziehen sich auf die gegenseitige Kapazität von großen DV/dt-Signale zur Erde; Die Prinzipien der Reduzierung von EMI und der Verbesserung der Interferenzschutzfähigkeit sind ähnlich.
2. Das Layout sollte entsprechend der Stromversorgung unterteilt werden, analog, High-Speed Digital und jeder Funktionsblock.
3. Minimierung der Fläche der großen di/dt loop and reduce the length (or area, Breite des großen DV/dt-Signal line). Die Erhöhung der Leiterbahnfläche erhöht die verteilte Kapazität. Der allgemeine Ansatz ist: die Breite der Spur Versuchen Sie, so groß wie möglich zu sein, but remove the excess part), und versuchen, in einer geraden Linie zu gehen, Reduzieren Sie den versteckten geschlossenen Bereich, um Strahlung zu reduzieren.
4. Induktives Übersprechen wird hauptsächlich durch die große/dt loop (loop antenna), und die Induktionsintensität ist proportional zur gegenseitigen Induktivität, so it is more important to reduce the mutual inductance with these signals (the main way is to reduce the loop area and increase the distance); Sexual crosstalk is mainly generated by large dv/dt-Signale, und die Induktionsintensität ist proportional zur gegenseitigen Kapazität. All decrease the mutual capacitance with these signals (the main way is to reduce the effective coupling area and increase the distance. Die gegenseitige Kapazität nimmt mit zunehmender Entfernung ab. Faster) is more critical.
5. Verwenden Sie das Prinzip der Schleifenrücksetzung so weit wie möglich, um zu routen, und die Fläche der großen/dt loops (similar to twisted pair, use the principle of loop cancellation to improve anti-interference ability and increase transmission distance).

6. Verringerung des Schleifenbereichs reduziert nicht nur die Strahlung, aber reduziert auch die Schleifeninduktivität, Verbesserung der Schaltungsleistung.
7. Die Reduzierung des Schleifenbereichs erfordert, dass wir den Rückweg jeder Spur entwerfen.
8. Wann mehrfach Leiterplatten über Steckverbinder verbunden sind, Es ist auch notwendig zu erwägen, den Schleifenbereich zu erreichen, besonders für große di/dt-Signale, Hochfrequenzsignale oder empfindliche Signale. Ein Signaldraht entspricht einem Erdungskabel, und die beiden Drähte sind so nah wie möglich. Falls nötig, twisted pair wires can be used to connect (the length of each twisted pair wire corresponds to an integer mehrfach of the noise half-wavelength). Wenn Sie das Computergehäuse öffnen, Sie können sehen, dass die USB-Schnittstelle vom Motherboard zur Frontplatte mit einem Twisted Pair-Kabel verbunden ist. Es kann gesehen werden, dass die Twisted-Pair-Verbindung wichtig ist, um Interferenzen zu vermeiden und Strahlung zu reduzieren.
9. Für das Datenkabel, Versuchen Sie, mehr Erdungskabel im Kabel anzuordnen, und diese Massedrähte gleichmäßig im Kabel verteilen, die den Schleifenbereich effektiv reduzieren kann.
10. Obwohl einige Interboard-Verbindungsleitungen niederfrequente Signale sind, because these low-frequency signals contain a lot of high-frequency noise (through conduction and radiation), Es ist leicht, diese Geräusche auszustrahlen, wenn sie nicht richtig behandelt werden.
11. Beim Verdrahten, Berücksichtigen Sie zuerst Hochstrom- und Strahlungsanfällige Leiterbahnen.
12. Schaltnetzteile haben in der Regel vier Stromschleifen: Eingang, Ausgabe, Schalter, und Freilauf. Unter ihnen, Die Ein- und Ausgangsstromschleifen sind fast Gleichstrom, Es wird fast kein Emi erzeugt, aber sie sind leicht zu stören; Die Schalt- und Freilauf-Stromschleifen haben größere di/dt, das Aufmerksamkeit braucht.
13. The gate drive circuit of the mos (igbt) tube usually also contains a large di/dt.
14. Keine kleinen Signalschaltungen platzieren, wie Steuer- und Analogschaltungen, innerhalb großer Strömung, Hochfrequenz- und Hochspannungsschaltungen zur Vermeidung von Störungen.
15. Reduce the susceptible (sensitive) signal loop area and trace length to reduce interference.
16. Kleine Signalspuren sind weit weg von großen DVDs/dt signal lines (such as the C pole or D pole of the switch tube, buffer (snubber) and clamp network) to reduce coupling, and ground (or power supply, kurz gesagt, often Potential signal) to further reduce the coupling, und der Boden sollte in gutem Kontakt mit der Bodenebene sein. Zur gleichen Zeit, kleine Signalspuren sollten so weit wie möglich von großen/dt Signalleitungen zur Verhinderung von induktivem Übersprechen. Verfolgen Sie nicht das kleine Signal unter dem großen DV/dt signal. If the back of the small signal traces can be grounded (the same ground), das daran gekoppelte Rauschsignal kann auch reduziert werden.
17. Ein besserer Ansatz ist, den Boden um und auf der Rückseite dieser großen DVD zu legen/dt und di/dt Signalspuren (including the C/D poles of the switching devices and the switch tube heat sink), und die oberen und unteren Schichten zum Erden verwenden. Verbinden über Löcher, and connect this ground to a common ground point (usually the E/S Pol des Schaltrohrs, or sampling resistor) with a low-impedance trace. Dies kann die abgestrahlte EMI verringern. Es ist zu beachten, dass die kleine Signalmasse nicht an diese Abschirmmasse angeschlossen werden darf, sonst wird es zu größeren Störungen führen. Große DVD/dt zeichnet normalerweise koppelnde Interferenzen zum Heizkörper und zur nahen Masse durch gegenseitige Kapazität. Verbinden Sie den Schaltrohrheizkörper mit der Abschirmung. Der Einsatz von oberflächenmontierten Schaltgeräten reduziert auch die gegenseitige Kapazität, dadurch die Kopplung reduziert.
18. Verwenden Sie keine Durchkontaktierungen für Spuren, die anfällig für Interferenzen sind, da es alle Schichten beeinträchtigt, die das Durchgang durchläuft.
19. Abschirmung kann abgestrahlte EMI reduzieren, aber aufgrund erhöhter Erdungskapazität, conducted EMI (common mode, or extrinsic differential mode) will increase, aber solange die Abschirmschicht ordnungsgemäß geerdet ist, es wuchs nicht . Es kann gewogen und in der eigentlichen Konstruktion berücksichtigt werden.
20. Zur Vermeidung allgemeiner Impedanzstörungen, Ein Punkt Erdung und Stromversorgung von einem Punkt aus verwenden.

21. Schaltnetzteile haben normalerweise drei Gründe: Eingangsleistung Hochstrom Masse, Ausgangsleistung Hochstrom Masse, und kleine Signalsteuermasse. The ground connection method is shown in the following diagram:
22. Beim Erden, Die Beschaffenheit des Bodens sollte zuerst beurteilt werden, und dann sollte die Verbindung hergestellt werden. Die Masse für Abtastung und Fehlerverstärkung sollte normalerweise mit dem Minuspol des Ausgangskondensators verbunden werden. Das Abtastsignal sollte normalerweise vom Pluspol des Ausgangskondensators entnommen werden. Häufige Impedanzstörungen. Normalerweise werden Steuerboden und Antriebsboden des IC nicht getrennt herausgeführt. Zur Zeit, Die Leitimpedanz des Probenahmewiderstands zur Erdoberfläche muss so klein wie möglich sein, um allgemeine Impedanzstörungen zu verringern und die Genauigkeit der Stromprobenahme zu verbessern.
23 Das Abtastnetz der Ausgangsspannung befindet sich in der Nähe des Fehlerverstärkers anstelle des Ausgangs. Dies liegt daran, dass niederohmige Signale weniger anfällig für Störungen sind als hochohmige Signale. Die Probenahmespuren sollten so nah wie möglich beieinander liegen, um das aufgenommene Geräusch zu reduzieren.
24. Achten Sie darauf, dass die Induktivitäten weit entfernt und senkrecht zueinander angeordnet sind, um die gegenseitige Induktivität zu reduzieren, insbesondere Energiespeicherinduktivität und Filterinduktivität.
25. Achten Sie auf das Layout, wenn Hochfrequenzkondensatoren und Niederfrequenzkondensatoren parallel verwendet werden, und die Hochfrequenzkondensatoren sind nah am Benutzer.
26. Low-frequency interference is generally differential mode (below 1M), und Hochfrequenzstörungen sind im Allgemeinen Common Mode, normalerweise durch Strahlung gekoppelt.
27. Wenn das Hochfrequenzsignal an die Eingangsleitung gekoppelt ist, it is easy to form EMI (common mode). Sie können einen Magnetring auf das Eingangskabel in der Nähe der Stromversorgung setzen. Verringerung des EWI, es zeigt dieses Problem an. Die Lösung für dieses Problem besteht darin, die Kupplung zu reduzieren oder die EMI des Stromkreises zu reduzieren. Wenn das Hochfrequenzrauschen nicht sauber gefiltert und zum Eingangskabel geleitet wird, EMI (differential mode) will also be formed. Zur Zeit, Der Magnetring kann das Problem nicht lösen. String two high-frequency inductors (symmetrical) where the input lead is close to the power supply. Eine Abnahme zeigt an, dass dieses Problem existiert. Der Weg, dieses Problem zu lösen, besteht darin, die Filterung zu verbessern, oder die Erzeugung von Hochfrequenzgeräuschen durch Pufferung zu reduzieren, Klemmen und andere Mittel.
28. Messung von Differenzbetrieb und Gleichtaktstrom.
29. Der EMI-Filter sollte so nah wie möglich an der eingehenden Leitung sein, und die Leitung der eingehenden Leitung sollte so kurz wie möglich sein, um die Kopplung zwischen der vorderen und hinteren Stufe des EMI-Filters zu minimieren. The incoming line is shielded with the chassis ground (the method is as described above). Der Ausgangs-EMI-Filter sollte ähnlich behandelt werden. Versuchen Sie, den Abstand zwischen eingehenden Zeilen und hohen DV zu erhöhen/dt signal traces, die in der Leiterplatte layout.