Leiterplattentechnisch - Platzierung der Induktivität auf der Netzteil-Leiterplatte

Schaltregler zur Spannungsumwandlung verwenden Induktoren zur vorübergehenden Speicherung von Energie. Diese Induktivitäten sind in der Regel sehr groß und müssen in die Leiterplatte(PCB) layout of the switching regulator. Diese Aufgabe ist nicht schwierig, weil sich der Strom durch die Induktivität ändern kann, aber nicht sofort. Änderungen können nur kontinuierlich sein, normalerweise relativ langsam.

Der Schaltregler schaltet den Strom zwischen zwei verschiedenen Pfaden hin und her. Diese Schaltung ist sehr schnell, und die spezifische Schaltgeschwindigkeit hängt von der Dauer der Schaltkante ab. Die Leiterbahn, durch die der Schaltstrom fließt, wird als Wärmeschleife oder Wechselstrompfad bezeichnet, der Strom in einem Schaltzustand leitet und keinen Strom in einem anderen Schaltzustand leitet.

In der Leiterplattenlayout, Die thermische Schleife sollte klein und der Weg sollte kurz sein, um die parasitäre Induktivität in diesen Leiterbahnen zu minimieren. Parasitic trace inductance can produce useless voltage offset and cause electromagnetic interference (EMI).

Führen Sie keine empfindlichen Steuerspuren unter die Induktivität (weder auf der Oberfläche noch unter der Leiterplatte), in die innere Schicht oder auf der Rückseite der Leiterplatte. Beeinflusst durch den Stromfluss erzeugt die Spule ein Magnetfeld, das als Folge schwache Signale im Signalweg beeinflusst. Bei einem Schaltregler ist ein kritischer Signalweg der Rückkopplungspfad, der die Ausgangsspannung mit dem Schaltregler IC oder Widerstandsteiler verbindet.

Es ist auch zu beachten, dass die eigentliche Spule sowohl eine kapazitive als auch eine induktive Wirkung hat. Die erste Spulenwicklung wird direkt mit dem Schaltknoten des Abstiegsschaltreglers verbunden, wie in Abbildung 1 gezeigt. Dadurch ist die Spannungsänderung in der Spule so stark und schnell wie die Spannung am Schaltknoten. Da die Schaltzeit in der Schaltung sehr kurz ist und die Eingangsspannung hoch ist, treten erhebliche Kopplungseffekte auf anderen Pfaden auf der Leiterplatte auf. Daher sollten empfindliche Spuren von der Spule ferngehalten werden.

Einige Schaltungsdesigner wollen nicht einmal Kupferschichten in der Leiterplatte unter der Spule. So sorgen sie beispielsweise für Schnitte unter der Induktivität, auch in der Bodenebene. Ziel ist es, die Bildung von Wirbelströmen auf der Erdungsebene unter der Spule durch das Magnetfeld der Spule zu verhindern. An dieser Methode ist nichts falsch, aber es gibt auch Argumente, dass die Grundebene konsistent sein und nicht unterbrochen werden sollte:

Die zur Abschirmung verwendete Masseebene funktioniert am besten, wenn sie nicht unterbrochen wird.

Je mehr Kupfer auf der Leiterplatte ist, desto besser ist die Wärmeableitung.

Selbst wenn Wirbelströme erzeugt werden, können diese Ströme nur lokal fließen, was nur geringe Verluste verursacht und die Funktion der Bodenebene kaum beeinträchtigt.

Daher ist vereinbart, dass die Grundebene auch unterhalb der Spule eine vollständige Sicht behalten sollte.

Kurz gesagt, Es kann geschlossen werden, dass obwohl die Spule des Schaltreglers nicht Teil der kritischen thermischen Schleife ist, Es ist ratsam, keine empfindlichen Steuerspuren unter oder in der Nähe der Spule zu leiten. Verschiedene Flugzeuge auf der Leiterplatte-zum Beispiel, the ground plane or the VDD plane (supply voltage)-can be constructed continuously without the need for cuts.