Blog de PCB - La relación entre el diseño y la fuente de alimentación del interruptor de la placa de PCB

Debido a las características del interruptor de la fuente de alimentación del interruptor, es fácil causar una gran interferencia de compatibilidad electromagnética de la fuente de alimentación del interruptor. Como ingeniero de energía, ingeniero de compatibilidad electromagnética o ingeniero de diseño de placas de pcb, debe comprender las causas de los problemas de compatibilidad electromagnética y tomar medidas, especialmente el ingeniero de diseño, que necesita entender cómo evitar la expansión de puntos sucios. Este artículo presenta principalmente los puntos clave del diseño de la placa de circuito impreso de alimentación. 29 la relación básica entre el diseño y la placa de circuito impreso 1. Varios principios básicos: cualquier cable tiene resistencia; La corriente siempre selecciona automáticamente el camino de la resistencia; La intensidad de la radiación está relacionada con la corriente, la frecuencia y el área del circuito; La interferencia de modo común está relacionada con la capacidad mutua de la señal DV / DT grande al suelo; Los principios para reducir el EMI y mejorar la capacidad de anti - interferencia son similares. El diseño se dividirá en función de la fuente de alimentación, la simulación, los números de alta velocidad y cada bloque funcional. Minimizar el área del Gran Anillo di / DT y reducir la longitud (o área, anchura) de la línea de señal DV / DT grande. El aumento del área de rastreo aumentará la capacidad de distribución. El método general es: el ancho del rastro es lo más grande posible, pero se debe eliminar el exceso de partes) y caminar lo más recto posible para reducir su área cerrada oculta para reducir la radiación. La conversación cruzada inducida es causada principalmente por grandes bucles di / DT (antenas circulares), cuya intensidad de inducción es proporcional a la inducción mutua, por lo que es más importante reducir la inducción mutua con estas señales (el método principal es reducir el área del bucle y aumentar la distancia); La conversación cruzada sexual se produce principalmente por grandes señales DV / dt, y la intensidad de inducción es proporcional a la capacidad mutua. Todas estas señales reducen la capacidad de acoplamiento mutuo (el principal método es reducir el área de acoplamiento efectivo y aumentar la distancia. la capacidad de acoplamiento mutuo disminuye a medida que aumenta la distancia. más rápido) es más crítica. En la medida de lo posible, el enrutamiento se realiza utilizando el principio de compensación del bucle y reduciendo aún más el área del gran bucle di / DT (similar al par trenzado, utilizando el principio de compensación del bucle para mejorar la resistencia a las interferencias y aumentar la distancia de transmisión).

6. reducir el área del circuito no solo reduce la radiación, sino que también reduce la inducción del circuito para mejorar el rendimiento del circuito. Reducir el área circular requiere que diseñemos el camino de retorno de cada trayectoria. Cuando varias placas de PCB están conectadas a través de conectores, también es necesario considerar alcanzar el área del bucle, especialmente para señales grandes di / dt, señales de alta frecuencia o señales sensibles. La línea de señal corresponde al cable de tierra y estas dos líneas están lo más cerca posible. Si es necesario, se puede conectar con un par trenzado (la longitud de cada par trenzado corresponde a un múltiplo entero de la media longitud de onda del ruido). Si enciendes la carcasa del ordenador, puedes ver que la interfaz USB desde la placa base hasta el panel frontal está conectada con un cable de par trenzado. Se puede ver que la conexión de par trenzado es muy importante para combatir la interferencia y reducir la radiación. Para los cables de datos, trate de colocar más cables de tierra en los cables y distribuirlos uniformemente en los cables, lo que puede reducir efectivamente el área del anillo. 10. Aunque algunas conexiones entre placas son señales de baja frecuencia, debido a que estas señales de baja frecuencia contienen una gran cantidad de ruido de alta frecuencia (a través de la conducción y la radiación), si no se procesan adecuadamente, es fácil irradiar estos ruidos. 11. Al cableado, primero se consideran rastros de alta corriente y rastros vulnerables a la radiación. 12. La fuente de alimentación del interruptor suele tener cuatro circuitos de corriente: entrada, salida, interruptor y continuación. Entre ellos, los circuitos de corriente de entrada y salida son casi de corriente continua, apenas producen emi, pero son vulnerables a la interferencia; El interruptor y el circuito de corriente de continuación tienen un di / DT más grande, lo que requiere atención. El circuito de accionamiento de puerta del tubo mos (igbt) también suele contener un gran di / dt.14. No coloque circuitos de pequeña señal como los circuitos de control y analógicos en circuitos de alta corriente, alta frecuencia y alta tensión para evitar interferencias. 15. Reducir el área del bucle de señal susceptible (sensible) y la longitud del rastro para reducir la interferencia. 16. Los pequeños rastros de señal se alejan de los grandes cables de señal DV / DT (como el polo c o el polo d del tubo de conmutación, El amortiguador (amortiguador) y la red de pinzas) para reducir el acoplamiento, el suelo (o la fuente de alimentación, en resumen, suele ser una señal potencial) para reducir aún más el acoplamiento y el suelo debe tener un buen contacto con el plano de tierra. Al mismo tiempo, los pequeños rastros de señal deben mantenerse lo más alejados posible de los grandes cables de señal di / DT para evitar la conversación cruzada inductiva. No rastree señales pequeñas bajo señales grandes DV / dt. Si la parte posterior del sendero de la pequeña señal se puede poner a tierra (la misma puesta a tierra), la señal de ruido acoplada a ella también se puede reducir. Una mejor manera es colocar el suelo alrededor y en la parte posterior de estos grandes rastros de señal DV / DT y di / DT (incluidos los polos C / D de los dispositivos de conmutación y los radiadores de tubo de conmutación), y utilizar la parte superior e inferior para la puesta a tierra. Conectado a través de un agujero y conectando este suelo a un punto de tierra común con trazas de baja resistencia (generalmente el polo E / S del tubo de conmutación o la resistencia de muestreo). Esto puede reducir el EMI de radiación. Hay que tener en cuenta que la puesta a tierra de señales pequeñas no debe conectarse a esta puesta a tierra blindada, de lo contrario se introducirán mayores interferencias. Los grandes rastros DV / DT suelen acoplar la interferencia a los radiadores y al suelo cercano a través de condensadores mutuos. Conecte el disipador de calor del tubo del interruptor al suelo protegido. El uso de dispositivos de conmutación de montaje de superficie también reducirá la capacidad mutua, reduciendo así el acoplamiento. 18. No utilice el agujero cruzado para trazas vulnerables a la interferencia, ya que interfiere con todas las capas a través del agujero. 19. El blindaje puede reducir el EMI de radiación, pero debido al aumento de la capacidad de tierra, el EMI de conducción (modo común o modo diferencial no intrínseco) aumentará, pero mientras la capa de blindaje esté correctamente fundamentada, no aumentará mucho. Se puede pesar y considerar en el diseño real. 20. Para evitar la interferencia de Resistencia común, se utiliza un punto de tierra y un punto de suministro de energía.

21. la fuente de alimentación del interruptor suele tener tres puesta a tierra: puesta a tierra de alta corriente de la fuente de alimentación de entrada, puesta a tierra de alta corriente de la fuente de alimentación de salida y puesta a tierra de control de pequeña señal. El método de puesta a tierra se muestra en la siguiente imagen: 22. Al aterrizar, primero se debe juzgar la naturaleza de la tierra antes de conectarse. La puesta a tierra para el muestreo y la amplificación de errores debe conectarse generalmente al polo negativo del capacitor de salida. La señal de muestreo generalmente se extrae del electrodo positivo del condensadores de salida. Interferencia de resistencia común. Por lo general, el suelo de control y el suelo de conducción del IC no se conducen por separado. En este momento, la resistencia de muestreo a la resistencia del cable en el suelo debe ser lo más pequeña posible para reducir la interferencia de resistencia pública y mejorar la precisión del muestreo de corriente. 23 la red de muestreo de voltaje de salida está cerca del amplificador de error en lugar de la salida. Esto se debe a que las señales de baja resistencia son menos vulnerables a la interferencia que las señales de alta resistencia. Los rastros de muestreo deben estar lo más cerca posible entre sí para reducir el ruido recogido. 24. Tenga en cuenta que la disposición de los inductores debe mantenerse alejada y perpendicular entre sí para reducir la inducción mutua, especialmente la inducción de almacenamiento de energía y la inducción del filtro. Cuando los condensadores de alta frecuencia y los condensadores de baja frecuencia se utilizan en paralelo, preste atención al diseño y los condensadores de alta frecuencia están cerca del usuario. 26. La interferencia de baja frecuencia suele ser un modo diferencial (por debajo de 1m), y la interferencia de alta frecuencia suele ser un modo común, generalmente acoplado por radiación. Si la señal de alta frecuencia está acoplada al cable de entrada, es fácil formar un EMI (modo común). Puede colocar un anillo magnético en el cable de entrada cerca de la fuente de alimentación. Si el EMI disminuye, indica que existe este problema. La solución a este problema es reducir el acoplamiento de los circuitos o reducir el emi. Si el ruido de alta frecuencia no se filtra limpio y se conduce al cable de entrada, también se formará un EMI (modo diferencial). En este momento, el anillo magnético no puede resolver el problema. Dos inductores de alta frecuencia (simétricos) están conectados en serie, y el cable de entrada está cerca de la fuente de alimentación. La reducción indica que existe este problema. La solución a este problema es mejorar el filtrado o reducir la generación de ruido de alta frecuencia a través de amortiguadores, pinzas y otros medios. Medición de corriente de modo diferencial y modo común 29. El filtro EMI debe estar lo más cerca posible de la línea de entrada, y el cableado de la línea de entrada debe ser lo más corto posible para minimizar el acoplamiento entre las etapas delantera y trasera del filtro emi. La línea de entrada está blindada por la puesta a tierra del Gabinete (método mencionado anteriormente). Los filtros EMI de salida deben ser tratados de manera similar. Trate de aumentar la distancia entre la línea de entrada y el rastro de señal de alta dv / dt, que debe considerarse en el diseño del tablero de pcb.