Conception électronique - Étapes de configuration de la conception PCB du Convertisseur abaisseur de tension

La configuration de PCB est particulièrement importante si l'alimentation à découpage (SMPS) veut équilibrer les performances et la stabilité, mais elle est souvent négligée. S'il est mal configuré, cela entraînera divers problèmes tels qu'une mauvaise régulation de la tension de sortie et des commutateurs anormaux, voire une défaillance de l'appareil. Comme la conception du PCB est souvent ajustée pendant la réparation, de tels problèmes doivent être évités autant que possible. Cependant, ces inconvénients peuvent être facilement surmontés si vous pouvez prendre le temps de réfléchir au processus de configuration avant de commander un PCB. Cet article décrit cinq étapes simples pour vous aider à préparer rapidement votre prototype de production la prochaine fois que vous Concevez la configuration de conception PCB de votre Convertisseur abaisseur de tension.

Lors de la conception de serveurs, de tablettes et de terminaux électroniques, il est préférable de copier directement les exemples de configuration de conception de PCB dans le module d'évaluation ou le Manuel du produit si vous souhaitez minimiser les risques, mais de nombreuses raisons peuvent créer une résistance. Cet article détaille les PCB. Les cinq étapes de la configuration de conception s'appliquent à tout Convertisseur abaisseur avec commutateur intégré tps62xxx. Le MOSFET interne et le circuit de compensation de boucle intégré peuvent réduire la difficulté et le temps requis pour la conception et la configuration de PCB, ce qui simplifie considérablement la conception et la configuration de PCB dans le dispositif.

Étape 1: configurer et connecter le condensateur d'entrée

Pour que le Convertisseur abaisseur fonctionne de manière stable, le condensateur d'entrée est l'élément individuel le plus important. Par conséquent, l'ordre d'agencement doit être secondaire à celui de la puce, et le condensateur et la puce doivent être connectés immédiatement pour éviter les obstacles sur le trajet, car la commutation des bornes de l'alimentation v = l * di / DT et du condensateur d'entrée de masse crée une inductance parasite supplémentaire, Et une surtension entre les bornes pvin et pgnd de la puce peut provoquer un dysfonctionnement de la puce.

Étape 2: configurer et connecter l'inductance et SW Node buffer

La configuration et la connexion (si nécessaire) des inductances et des tampons de noeud SW sont également très importantes. Parfois, un circuit tampon est nécessaire dans la carte. En ralentissant les temps de montée et de descente du noeud SW, les interférences électromagnétiques du SMPS sont réduites, mais les pertes de commutation sont également augmentées et l'efficacité réduite. Le temps de montée et de descente de la tension du noeud d'alimentation à découpage de la tension d'entrée à la terre est très court et constitue également la principale source d'interférences électromagnétiques de l'alimentation à découpage. Les alimentations électriques à découpage modernes contiennent souvent des technologies qui réduisent les interférences électromagnétiques. Par exemple, à ce stade, un tampon de résistance / condensateur (RC) est défini dans la configuration de conception du PCB. Crée la connexion la plus courte entre les broches SW et pgnd et minimise les inductances parasites

Étape 3: configurer et connecter le condensateur de sortie et la broche vos

Le condensateur de sortie est le dernier élément pour connecter les composants de puissance (MOSFET interne, condensateur d'entrée, condensateur de sortie, inductance et tampon optionnel). C'est le dernier composant du système à être connecté à la borne de mise à la terre de l'alimentation pour raccourcir la distance entre l'inductance et la mise à la terre de l'alimentation et la sortie, ce qui entraîne généralement une mauvaise régulation de la tension de sortie si le condensateur n'est pas configuré correctement.

La broche d'entrée vos est la connexion de petit signal la plus importante. Une mauvaise manipulation ou un bruit excessif peut entraîner une mauvaise régulation de la tension de sortie, des sauts de commutation ou même une défaillance de la puce. Après la disposition du câblage, les broches vos sont très importantes. Pour le routage des autres signaux, la broche vos doit être courte et connectée directement au condensateur de sortie. Comme le tps62130a possède des broches, il est possible d'utiliser deux sur - trous et des pistes dédiées pour connecter les broches vos et les condensateurs de sortie, il est donc meilleur que les autres broches du circuit. Composants de puissance.

Étape 4: configurer et connecter le petit composant de signal

Les composants analogiques et numériques peuvent être appelés composants à petit signal, à condition qu'ils ne soient pas directement liés à la conversion d'alimentation, par exemple les diviseurs de tension à broches FB, les condensateurs de démarrage en douceur et tous les condensateurs de découplage de petite valeur (par exemple 0,1 µF). Les petites pièces de signal analogiques sont très sensibles au bruit. Gardez le point de réglage de chaque composant près de la puce et utilisez un chemin direct et court pour réduire la sensibilité au bruit.

Les dimensions du noeud FB doivent être réduites autant que possible afin de réduire la captation du bruit et d'assurer une bonne régulation de la tension de sortie; Utilisez une simulation normale ou une mise à la terre silencieuse et placez tous les composants du même côté du PCB pour réduire la difficulté de connexion. Si les petits composants de signal ne sont pas correctement configurés, les problèmes courants incluent une mauvaise régulation de la tension de sortie, un démarrage en douceur instable et des problèmes de fonctionnement de l'appareil.

Étape 5: mise à la terre à un seul point et le connecter au reste du système

La conception de la mise à la terre doit se référer aux recommandations du Manuel du produit. Cela signifie que la mise à la terre est donnée aux composants de puissance bruyants, tandis que la mise à la terre est également donnée aux petits composants de signal plus silencieux. Si les recommandations et les étapes ci - dessus ont été suivies, la configuration correspondante est terminée. Ensuite, les deux mises à la terre se croiseront au même point, généralement sur un radiateur sous la puce, qui doit également être mis à la terre.

Une fois la conception de la masse terminée, ce circuit doit être connecté à d'autres parties du système, par example des Vias, car la tension d'entrée, la tension de sortie et la masse sont généralement connectées au plan de la couche PCB interne, puis à chaque circuit, les Vias commençant par le sol, il est préférable de les placer directement sous la puce au début, Ensuite, le radiateur peut transférer de la chaleur à la couche de PCB pour une performance thermique optimale de la puce.

Les Vias sont généralement situés aux bornes de masse des condensateurs d'entrée et de sortie. Il n'est généralement pas recommandé d'installer des trous traversants sur le plan de masse du système pour les composants de mise à la terre silencieuse, car cela peut entraîner un bruit de plan de masse dans le réseau. Il est préférable de connecter ces mises à la terre directement à l'agnd. Les broches sont utilisées comme points de connexion individuels pour les plages chaudes.

Précautions particulières

N'oubliez pas de lire le manuel de l'appareil pour connaître les configurations spécifiques recommandées et les exemples. Pour la plupart des configurations de périphériques, une description et des exemples suffisent. Des configurations confuses peuvent parfois apparaître dans des boîtiers de niveau puce (wcsp) tels que le tps62360. Dans de nombreux convertisseurs abaisseurs wcsp, la broche de la puce place la broche SW entre la broche vin et la broche pgnd. Si vous suivez la première étape, le condensateur d'entrée bloquera la connexion SW à moins que la broche SW ne soit enroulée sous le condensateur d'entrée. Pieds, certains designers rejettent cette approche,

Car les traces doivent être très minces pour être connectées entre les bornes d'un petit composant tel qu'un condensateur d'entrée.

Si vous ne pouvez pas établir cette trace, vous pouvez utiliser un via pour connecter la broche SW et l'inducteur. Bien que de tels Vias et des connexions plus longues provoquent des perturbations électromagnétiques supplémentaires, l'augmentation de l'inductance par ces Vias n'a que peu d'effet car les inductances parasites sont en série avec d'autres inductances. Par rapport à la position idéale pour les condensateurs d'entrée mobiles, il est recommandé d'utiliser des Vias dans ce chemin.

Conclusion

Lorsque vous Concevez la conception et la configuration de PCB pour les alimentations à découpage, reportez - vous aux exemples et aux recommandations du manuel de l'appareil et du module d'évaluation. Si vous ne pouvez pas copier complètement ou sans base de référence, vous pouvez utiliser cinq étapes simples pour créer un Convertisseur abaisseur de haute qualité:

1.set et connecter le condensateur d'entrée;

2.set et connecter l'inductance et SW Node Buffer;

3. Configurer et connecter le condensateur de sortie et la broche vos;

4. Configurer et connecter un petit composant de signal;

5. Faites un point de mise à la terre unique et connectez - le au reste du système.

Si vous suivez les étapes ci - dessus, il fournira une bonne conception et d'excellentes performances pour les systèmes qui utilisent des convertisseurs abaisseurs de tension tels que les serveurs, les tablettes et les terminaux électroniques.