Conception électronique - Comment placer l'inductance d'une alimentation à découpage dans une conception de PCB

Comment placer l'inductance d'une alimentation à découpage dans une conception de PCB?

Le fabricant de PCB vous expliquera comment placer l'inductance d'une alimentation à découpage sur une conception de PCB. Tout d'abord, regardons la question: où la bobine doit - elle être placée?

Les régulateurs de commutation pour la conversion de tension utilisent des inductances pour stocker de l'énergie de manière ponctuelle. Ces inducteurs sont généralement de grande taille et doivent être placés dans la disposition de carte de circuit imprimé (PCB) du régulateur de commutation. Cette tâche n'est pas difficile car le courant traversant l'inductance peut changer, mais pas instantanément. Les changements ne peuvent être que continus et généralement relativement lents.

Le régulateur de commutation commute le courant entre deux chemins différents. Cette commutation est très rapide et la vitesse de commutation spécifique dépend de la durée du bord de commutation. La trace parcourue par le courant de commutation est appelée boucle thermique ou chemin de courant alternatif, qui conduit le courant dans un état de commutation et ne le conduit pas dans l'autre.

Dans une disposition de PCB, la zone de boucle chaude doit être petite et le chemin court pour minimiser l'inductance parasite dans ces traces. Les inductances de traces parasites créent des décalages de tension inutiles et provoquent des interférences électromagnétiques (EMI).

Ne pas câbler les traces de contrôle sensibles sous l'inducteur (ni sur la surface ni sous le PCB), dans la couche interne ou à l'arrière du PCB. Sous l'influence du courant, la bobine crée un champ magnétique qui affecte le signal faible dans le chemin du signal. Dans un régulateur de commutation, le chemin de signal critique est le chemin de rétroaction qui relie la tension de sortie à un régulateur de commutation IC ou à un diviseur de tension résistif.

Il convient également de noter que la bobine réelle a un effet capacitif et un effet inductif. Le premier enroulement de bobine est directement connecté au noeud de commutation du régulateur à interrupteur abaisseur. La variation de tension dans la bobine est donc aussi forte et rapide que la tension au noeud de commutation. Étant donné que le temps de commutation dans le circuit est court et que la tension d'entrée est élevée, d'autres voies sur le PCB auront des effets de couplage considérables. Par conséquent, les traces sensibles doivent être éloignées de la bobine.

Certains concepteurs de circuits ne veulent même pas de couche de cuivre dans le PCB sous la bobine. Par exemple, ils fournissent des incisions sous l'inducteur, même dans la couche de terre. Son but est d'éviter la formation de tourbillons sur le plan de masse sous la bobine en raison du champ magnétique de la bobine. Il n'y a rien de mal à cette approche, mais il y a aussi des arguments pour que le plan du sol soit cohérent et ne soit pas interrompu:

Le plan de masse pour le blindage fonctionne mieux sans interruption.

Plus il y a de cuivre sur le PCB, meilleure est la dissipation de chaleur.

Même lorsque des courants de Foucault sont générés, ces courants ne peuvent circuler que localement, ne causant que peu de pertes et n'affectant pratiquement pas le fonctionnement de la couche de terre.

Par conséquent, il y a un consensus sur le fait que la couche de mise à la terre doit conserver une vue complète, même sous la bobine.

En bref, nous pouvons conclure que, bien que la bobine du régulateur de commutation ne fasse pas partie de la boucle thermique critique, il est sage de ne pas câbler les pistes de contrôle sensibles sous ou à proximité de la bobine. Différents plans sur la carte PCB, tels que le plan de masse ou le plan VDD (tension d'alimentation), peuvent être construits en continu sans nécessiter de découpe.