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¿¿ por qué es importante un buen diseño de pcb?
Cada traza de PCB de 2,5 cm tiene una inducción de traza de aproximadamente 20nh. El valor exacto de la inducción depende del grosor, ancho y geometría del rastro, pero por experiencia, tomar 20nh / 2,5 cm suele ser factible. Suponiendo que el regulador antihipertensivo proporcione una corriente de salida de 5a, verá que la corriente cambia de 0a 5a. Cuando la corriente del interruptor es grande y el tiempo de conversión del interruptor es corto, se puede utilizar la siguiente fórmula para calcular cuánto desplazamiento de voltaje produce la pequeña inducción de rastreo:
Suponiendo que la longitud del cable sea de 2,5 cm (20nh), la corriente de salida sea 5a (corriente del interruptor 5A en el regulador antihipertensivo) y el tiempo de conmutación del interruptor de potencia MOSFET sea de 30 ns, el desplazamiento de tensión será de 3,33 V.
Se puede ver que solo la inducción de rastreo de 2,5 cm puede producir un desplazamiento de voltaje considerable. Esta transformación a menudo incluso conduce a una falla completa en la fuente de alimentación del modo de conmutación. Colocar el condensadores de entrada a pocos centímetros del pin de entrada del regulador del interruptor suele hacer que la fuente de alimentación del interruptor no funcione. en una placa de circuito mal diseñada, si la fuente de alimentación del interruptor sigue funcionando, se produce una interferencia electromagnética muy grande.
En la fórmula anterior, el único parámetro que se puede cambiar es la inducción de rastreo. Se puede hacer que el rastro sea lo más corto posible para reducir la inducción del rastro. Los cables de cobre más gruesos también ayudan a reducir la inducción. Debido a que la Potencia requerida por la carga es fija, no se puede cambiar el parámetro actual. Para el tiempo de conversión, se puede cambiar, pero generalmente no se quiere cambiar. Ralentizar el tiempo de conmutación puede reducir el desplazamiento de voltaje generado, reduciendo así el emi, pero la pérdida del interruptor aumentará, tendrá que trabajar a una frecuencia de conmutación más baja y usar equipos de alimentación caros y engorrosos.
Encontrar la trayectoria de la corriente alterna
En el diseño de PCB de la fuente de alimentación del interruptor, el estándar más importante es hacer que el rastro de CA sea lo más corto posible de alguna manera. Si puedes seguir esta regla con seriedad, entonces se puede decir que el buen diseño de la placa de circuito ha tenido éxito en un 80%. Para encontrar estos AC que cambian la corriente de "corriente completa" a "sin corriente" en poco tiempo (tiempo de conversión), dibuje tres esquemas. Es una simple fuente de alimentación de interruptor de reducción de presión. En el esquema superior, la corriente durante el tiempo de conexión se dibuja con líneas punteadas. En el esquema intermedio, la corriente eléctrica durante el tiempo de cierre se dibuja con líneas punteadas. El diagrama esquemático de la parte inferior es particularmente notable. Aquí se dibujan todas las trayectorias de la corriente eléctrica del tiempo de conexión al tiempo de desconexión.
De esta manera, puede encontrar fácilmente la trayectoria de corriente alterna de cualquier topología de fuente de alimentación en modo de conmutación.
Al evaluar el diseño y el cableado de las placas de circuito existentes, una buena manera es imprimirlas en papel y colocar una placa de plástico transparente antes de dibujar la corriente eléctrica con un bolígrafo de diferentes colores durante el tiempo de apertura y cierre. Flujo y cableado de CA correspondiente. aunque tendemos a pensar que esta tarea relativamente simple se puede hacer en la mente, a menudo cometemos pequeños errores al pensar. Por lo tanto, se recomienda encarecidamente que se escriba en papel.
Lograr un buen diseño y cableado de PCB
Cableado de CA del regulador antihipertensivo. Hay que tener en cuenta que algunos rastros de puesta a tierra también son rastros de ca y también hay que mantenerlos lo más cortos posible. Además, para estas rutas de corriente alterna, se recomienda no usar ningún agujero, ya que la inducción del agujero también es bastante alta. Hay pocas excepciones a esta regla. Si la ruta de CA no utiliza el agujero, en realidad causará una inducción de rastro más grande que el agujero en sí, por lo que se recomienda usar el agujero. Es mejor tener múltiples agujeros paralelos que usar solo un solo agujero.
Ejemplo de diseño de la placa de circuito que utiliza el regulador antihipertensivo adp2300. Compruebe si el cableado de CA en la imagen está dispuesto de acuerdo con el camino más corto absoluto.
La conexión a está dispuesta en la ruta lo más corta posible, ya que la conexión lateral alta del C2 se puede conectar al MOSFET de interruptor con el rastro más corto (pin 5 de adp2300, es decir, Pin vin).
La conexión B es un rastro entre el pin 6 (pin sw) y el lado negativo del diodos d1. También vemos que los rastros son lo más cortos posible para reducir la inducción de los rastros.
La conexión C es el rastro entre el ánodo del diodos D1 y la conexión a tierra del C2. Las almohadillas de PCB de estos dos dispositivos son adyacentes entre sí y tienen la menor inducción de rastreo. Además, esto también ayuda a que la corriente de CA no pase por un plano de tierra tranquilo. El plano de tierra solo debe utilizarse como voltaje de referencia y, preferentemente, no hay corriente eléctrica (especialmente ninguna corriente de ca) que fluya a través del plano de tierra. Los agujeros de paso al lado de C2 conectan el área de tierra de la capa superior del PCB a la tierra de la capa inferior, pero ninguna corriente de CA fluye a través de estos agujeros de paso.
Precauciones especiales para los inductores
En el caso del ime, también hay que tener en cuenta la inducción. El equipo real no es tan simétrico como muchos piensan. El inductor tiene un núcleo magnético y el núcleo magnético rodea el cable. El devanado siempre tiene un extremo inicial y un extremo final. El extremo inicial está conectado al devanado interior de la bobina de inducción y el extremo final está conectado al devanado exterior de la bobina de inducción. El punto de partida del devanado suele estar marcado en un punto del equipo. Es muy importante conectar el extremo inicial a un nodo de conmutación ruidoso y conectar el extremo final a un voltaje tranquilo. Para el regulador antihipertensivo, el voltaje estático es el voltaje de salida. De esta manera, el voltaje fijo en el devanado exterior puede blindaje eléctrico el voltaje del nodo del interruptor de CA en el devanado interior, lo que hace que el EMI de la fuente de alimentación sea más bajo.
Por cierto, los llamados inductores bloqueados son los mismos. Es cierto que se utiliza un cierto material de blindaje en el exterior de los inductores de blindaje con cierta permeabilidad magnética, lo que endurecerá la mayor parte de las líneas magnéticas en el lado del paquete. Sin embargo, este material solo puede inhibir el campo magnético y no el campo eléctrico. El voltaje de CA en el devanado externo es principalmente un problema causado por el acoplamiento eléctrico o capacitivo, y el material de blindaje del inductor de blindaje no inhibe este acoplamiento. Por lo tanto, los inductores de blindaje también deben colocarse en la placa de circuito, conectando el nodo de conmutación ruidoso al punto de partida del devanado para minimizar el emi.
La base del buen diseño de la placa de circuito de la fuente de alimentación del interruptor
Los cursos de ingeniería generalmente no enseñan cómo lograr un buen diseño de placas de circuito. El curso de radiofrecuencia de alta frecuencia estudiará la importancia de la resistencia de rastreo, pero los ingenieros que necesitan construir su propia fuente de alimentación del sistema generalmente no consideran la fuente de alimentación como un sistema de alta frecuencia, ignorando la importancia del diseño de la placa de circuito y el cableado. La mayoría de los problemas causados por el diseño inadecuado de la placa de circuito y el cableado se pueden atribuir a que los rastros de corriente alterna incontrolados son lo más cortos y compactos posible. Conocer las razones detrás de las guías de diseño de placas de circuito descritas en este artículo y seguirlas estrictamente minimizará los problemas relacionados con el diseño de PCB de la fuente de alimentación del modo de conmutación.
