Noticias de PCB - Algunas habilidades de diseño de PCB SMPS y problemas de ruido y calor

Ya sea para la conversión de CA - DC o la conversión de DC - dc, el diseño de la fuente de alimentación del interruptor es común en el diseño de alta tensión y debe construirse cuidadosamente. Aunque el sistema es muy común, es vulnerable a la radiación EMI debido a los rápidos cambios de voltaje y corriente durante el interruptor. Los diseñadores rara vez son capaces de aplicar diseños existentes a nuevos sistemas, ya que pequeños cambios en un campo pueden generar problemas de EMI difíciles de diagnosticar.

A través de la selección correcta del diseño de PCB y el cableado, se puede evitar que el ruido se convierta en el principal problema de la salida de smps. Los convertidores de baja tensión se pueden comprar como circuitos integrados con diferentes factores de forma, pero los convertidores de alta tensión deben fabricarse a partir de componentes separados en placas especiales. Los siguientes son algunos consejos importantes de diseño de smpspcb que le ayudarán a mantener los componentes frescos y evitar problemas de ruido en el sistema.

Problemas de ruido y calor en el diseño de PCB SMPS

No hay solución: cualquier SMPS genera ruido de alta frecuencia moderado debido a la acción del interruptor del conductor del transistor. De hecho, está convirtiendo ondas de baja frecuencia (es decir, generadas por rectificadores de onda completa durante la conversión AC - dc) en ruido de interruptor de alta frecuencia. Aunque esta conversión genera una salida DC más estable, todavía hay dos fuentes de ruido importantes:

Ruido de conmutación directa del elemento de conmutación.

Ruido transitorio en otros lugares del sistema.

La salida de la unidad SMPS producirá ruido en forma de ruido transmitido y ruido irradiado. Aunque la causa de cada problema es difícil de diagnosticar, se pueden distinguir fácilmente dos tipos de ruido. Otros desafíos de diseño en el diseño de smpspcb son el calor generado en la placa. Aunque esto puede verse afectado por la elección de la frecuencia correcta de pwm, el ciclo de trabajo y el tiempo de subida, todavía necesita usar la estrategia correcta de gestión térmica en el tablero. Teniendo en cuenta estos dos desafíos, Veamos algunos detalles a los que hay que prestar atención en el diseño de smpspcb.

Gestión térmica

Idealmente, el SMPS consumiría cero potencia, aunque en realidad no ha ocurrido. Su Transistor de interruptor (y el transformador de entrada de conversión AC - dc) disipará la mayor parte del calor. Incluso en la topología de la fuente de alimentación del interruptor, la eficiencia puede alcanzar el 90%, y el MOSFET de potencia todavía puede liberar una gran cantidad de calor durante el interruptor. Lo común aquí es colocar el disipador de calor en el conjunto del interruptor de llave. Asegúrese de volver a conectarlos a la formación subyacente para evitar la aparición de nuevos emi.

En fuentes de alimentación de alta tensión / alta corriente, estos radiadores pueden ser bastante grandes. Puede instalar ventiladores en el Gabinete para mejorar la capacidad de disipación de calor del sistema. Además, hay que seguir las buenas prácticas para alimentar a los ventiladores para evitar nuevos problemas de emi.

Algunas habilidades de diseño de smpspcb

Tu pila

Su diseño ayuda en cierta medida a la gestión térmica, pero este es un mayor factor determinante de la sensibilidad del emi. En general, el ruido conducido se maneja mediante el uso de filtros EMI en los circuitos de entrada y salida. Al igual que muchos problemas de EMI en sistemas de alta velocidad / alta frecuencia, su apilamiento será el principal factor determinante para resistir la radiación emi.

¿¿ cuál es el rango de frecuencia relevante para la operación smps? ¿10 kHz a? 1 mhz, por lo que el EMI irradiado sentirá el ruido inducido. Por lo tanto, desea colocar la formación de tierra directamente debajo de la superficie con todos los componentes de energía. Esto garantizará la inducción de circuito bajo del circuito superficial. Cualquier señal de ruido inducido transmitida a la salida se elimina generalmente filtrando en la salida.

Timbre transitorio

Los instantes son un problema más difícil de resolver, ya que están relacionados con su laminación, cableado, presencia de agujeros y desacoplamiento / resistencia excesivos. Al igual que en el diseño de alta velocidad, no dirija ningún cobre que lleve la señal del interruptor a la brecha de puesta a tierra, ya que esto formará algún tipo de estructura de antena que irradiará fuertemente durante el transitorio. Estos instantes suelen ser de alta frecuencia (cualquier frecuencia de 10 a 100 mhz).

El problema de la campana instantánea es un problema de gestión de la resistencia. La alta resistencia producirá fuertes ondas de voltaje. Los componentes deben colocarse con el patrón correcto de la almohadilla para reducir la resistencia en el pdn de la placa.