Conception électronique - Conception de PCB de puissance de commutation de système portable

1. La technologie correcte de conception de PCB de puissance de commutation est une étape importante dans le développement de l'équipement portable

Dans le développement actuel des alimentations à découpage, les concepteurs choisissent principalement des adaptateurs AC / DC facilement disponibles à l'achat sur le marché des circuits imprimés et installent plusieurs ensembles d'alimentations CC directement sur la carte du système. Cependant, étant donné que les alimentations à découpage génèrent des ondes électromagnétiques et affectent le bon fonctionnement de leurs produits électroniques, il devient important de disposer de techniques de conception de PCB de puissance appropriées.

Dans de nombreux cas, une alimentation parfaitement conçue sur papier peut ne pas fonctionner correctement pendant la mise en service initiale. La raison en est qu'il existe de nombreux problèmes dans la conception de PCB de l'alimentation. Par example, pour une représentation schématique d'une alimentation à découpage abaisseur sur un appareil électronique grand public, le concepteur doit pouvoir distinguer sur ce schéma électrique les composants du circuit d'alimentation et les composants du circuit de signal de commande. Si les concepteurs considéraient tous les composants de cette alimentation comme des composants dans un circuit numérique, le problème serait très grave. La conception du circuit imprimé à découpage est complètement différente de celle du circuit imprimé numérique. Dans la disposition de circuit numérique, de nombreuses puces numériques peuvent être arrangées automatiquement via le logiciel PCB et les fils de connexion entre les puces peuvent être connectés automatiquement via le programme PCB. L'alimentation à découpage réglée via la typographie automatique ne fonctionnera certainement pas correctement. Par conséquent, les concepteurs doivent maîtriser et comprendre les bonnes règles techniques de conception de circuits imprimés à alimentation à découpage et, bien sûr, ils doivent également avoir une compréhension plus claire de l'état de la technologie des alimentations à découpage à tous les niveaux.

Deuxièmement, les règles techniques pour la conception de PCB d'alimentation à découpage

2.1 La capacité du condensateur en céramique de dérivation ne doit pas être trop grande, son Induction électrique série parasite est minimisée. Plusieurs condensateurs en parallèle permettent d'améliorer les caractéristiques d'impédance haute fréquence des condensateurs. Pourquoi serait - ce ainsi? Ceci est dû au fait que les condensateurs ont des caractéristiques de filtrage haute fréquence.

Cette formule montre que: réduire la distance entre les broches du condensateur (d) et augmenter la surface de la section (A) augmentera la capacité du condensateur lui - même.

Cette formule indique que: réduire la distance (d) entre les broches du condensateur et augmenter la surface de la section (A) augmentera la capacité du condensateur lui - même.

Les condensateurs ont généralement deux paramètres parasites: une résistance série équivalente (ESR) et une Inductance série équivalente (ESL).

La fréquence de résonance (FO) du condensateur peut être obtenue à partir de sa propre capacité (c) et d'une Inductance série équivalente (lesl):

La fréquence de résonance (FO) du condensateur peut être obtenue à partir de sa propre capacité (c) et de son Inductance série équivalente (lesl).

Lorsque la fréquence de fonctionnement du condensateur est inférieure à Fo, l'impédance Capacitive ZC diminue avec l'augmentation de la fréquence; Lorsque la fréquence de fonctionnement du condensateur est supérieure à Fo, l'impédance Capacitive ZC va devenir comme une impédance d'inductance et augmenter avec l'augmentation de la fréquence; Lorsque la fréquence est proche de fo lorsque le condensateur est en fonctionnement, l'impédance du condensateur est égale à sa résistance série équivalente (resr).

Les condensateurs électrolytiques ont généralement une grande capacité et une grande Inductance série équivalente. Sa fréquence de résonance étant faible, elle ne peut être utilisée que pour le filtrage basse fréquence. Les condensateurs au tantale ont généralement une plus grande capacité et une Inductance série équivalente plus petite, de sorte que leur fréquence de résonance sera plus élevée que les condensateurs électrolytiques, qui peuvent être utilisés pour le filtrage à moyenne et haute fréquence. La capacité et l'Inductance série équivalente d'un condensateur en céramique sont généralement faibles, de sorte que sa fréquence de résonance est beaucoup plus élevée que celle d'un condensateur électrolytique et d'un condensateur au tantale et peut donc être utilisée dans des circuits de filtrage et de dérivation haute fréquence. Comme la fréquence de résonance d'un condensateur céramique de petite capacité sera supérieure à celle d'un condensateur céramique de grande capacité, il n'est pas possible de choisir un condensateur céramique de capacité trop élevée lors du choix d'un condensateur de dérivation. Pour améliorer les caractéristiques haute fréquence des condensateurs, plusieurs condensateurs de caractéristiques différentes peuvent être utilisés en parallèle.

Lorsque la fréquence de fonctionnement de l'inductance est inférieure à Fo, l'impédance de l'inductance augmente avec la fréquence; Lorsque la fréquence de fonctionnement de l'inductance est supérieure à Fo, l'impédance de l'inductance diminue avec l'augmentation de la fréquence; Lorsque la fréquence de fonctionnement de l'inductance est proche de fo, l'impédance de l'inductance est égale à sa résistance parallèle équivalente (Repr).

Dans l'application des alimentations à découpage, la capacité parallèle équivalente (CP) de l'inducteur doit être contrôlée aussi petite que possible. Dans le même temps, il faut noter que les inductances d'une même inductance produisent différentes valeurs équivalentes de capacité parallèle (CP) en raison de la structure différente des bobines.

On voit que les valeurs équivalentes des capacités parallèles de deux inductances de même inductance sont en fait dix fois différentes. Dans le filtrage haute fréquence, si la capacité parallèle équivalente de l'inductance est trop importante, le bruit haute fréquence peut facilement s'écouler directement vers la charge par sa capacité parallèle. Une telle inductance perd également sa fonction de filtrage haute fréquence.

2.3 Évitez de placer des traces de puissance ou de signal sur le sol.

Le concept de miroir dans la théorie électromagnétique sera d'une grande aide pour les concepteurs de maîtriser le concept de conception de PCB pour les alimentations à découpage. Scène pendant qu'un courant continu traverse le plan de masse. A ce moment, le courant continu de retour au sol est réparti très uniformément sur le sol. Scénario lorsque le courant alternatif à haute fréquence circule au - dessus de la même formation. A ce moment, le courant alternatif de retour sur le plan de masse ne peut circuler qu'au milieu du plan de masse, alors qu'il n'y a absolument aucun courant de part et d'autre du plan de masse.

2.4 La surface de la boucle AC haute fréquence doit être réduite au minimum.

Il existe de nombreuses boucles AC haute fréquence composées de dispositifs de puissance dans les circuits imprimés à découpage. Si ces boucles ne sont pas bien gérées, cela aura un impact important sur le bon fonctionnement de l'alimentation. Pour réduire le bruit électromagnétique généré par les boucles AC à haute fréquence, la surface des boucles doit être contrôlée de manière réduite. Si l'aire AC de la boucle alternative haute fréquence est grande, des perturbations électromagnétiques importantes seront générées à l'intérieur et à l'extérieur de la boucle. Si le même courant alternatif haute fréquence, lorsque la zone de boucle est conçue pour être petite, les champs électromagnétiques internes et externes de la boucle s'annuleront mutuellement et l'ensemble du circuit deviendra très silencieux.