L'actualité PCB - Comment les ondulations de puissance affectent la conception de circuits électroniques PCB

Comment réduire la production d'ondulations dans la conception de PCB? La négligence dans la conception de PCB d'alimentation à découpage peut paralyser l'ensemble du circuit en raison des ondulations dans le réseau électrique. Si elles ne sont pas détectées, les ondulations de puissance peuvent entraîner de graves problèmes d'intégrité du signal.

Ce qui provoque l'ondulation de puissance

L'ondulation de puissance est un phénomène causé par les propriétés de commutation d'une source d'alimentation. Il se produit généralement dans les alimentations à découpage où l'inductance et la capacité introduisent un bruit causé par la fréquence de commutation. L'ondulation de puissance introduite par la fréquence de commutation résonne généralement à basse fréquence.

Cependant, les ondulations de puissance à basse fréquence ne sont pas une préoccupation pour les concepteurs de PCB. Une ondulation de puissance haute fréquence ou une sonnerie peut également être introduite dans la sortie de l'alimentation à découpage par l'intermédiaire de la capacité parasite de l'inductance. La sonnerie se produit lors de la commutation de l'alimentation à découpage et est identifiée par les pics le long des ondulations.

Comment les ondulations de puissance affectent les circuits électroniques

Le bateau navigue dans les vagues molles sans rencontrer de problèmes. Mais les circuits électroniques qui dépendent de l'électricité propre ne peuvent pas le dire. À basse et haute fréquence, les ondulations de puissance peuvent nuire au fonctionnement du circuit.

Les ondulations dans le câblage de tension peuvent provoquer une diaphonie avec les circuits voisins. La sonnerie haute fréquence sur la ligne d'alimentation sera couplée à la broche de signal sur l'IC. Il est vrai que la plupart des IC tolèrent une certaine quantité de bruit, mais le bruit à des fréquences plus élevées dépasse le rapport de réjection de puissance.

Lorsque le bruit de mode de commutation et la sonnerie commencent à être couplés au signal, cela nuit à la précision de la lecture d'entrée. Les signaux de communication et les ondulations d'alimentation peuvent causer des problèmes d'intégrité du signal. Les ondulations de puissance ne sont pas seulement un problème. C'est un problème sérieux qui peut paralyser les circuits électroniques.

Comment réduire les ondulations de puissance dans la conception de PCB

À moins que vous ne conceviez un PCB avec une alimentation linéaire, vous devrez gérer les ondulations de puissance. Pour réduire l'effet de l'ondulation de puissance, vous devez réduire l'amplitude du pic initial et des ondulations suivantes.

Voici quelques conseils simples pour résoudre les ondulations de puissance dans la conception.

1. Circuit tampon

Un circuit tampon composé d'une résistance et d'un condensateur peut être placé aux deux extrémités du noeud de commutation du MOSFET bas dans l'alimentation à découpage pour réduire la sonnerie. Les deux combinaisons RC agissent comme des amortisseurs, absorbant l'énergie libérée lorsque le MOSFET change d'état. L'utilisation d'un circuit tampon contribue à réduire l'EMI émis par la sonnerie.

2. Résistance guidée

La résistance Bootstrap limite la branche initiale du bruit de sonnerie. Il est placé aux deux extrémités d'une grille MOSFET haut de gamme, en série avec un condensateur Bootstrap. Lorsque la résistance de démarrage a été ajoutée à la conception du PCB, le temps de charge du mosrfet a été augmenté pour supprimer le pic initial. Vous devez faire attention à la valeur de la résistance de démarrage, car un courant trop faible peut affecter les performances de l'alimentation à découpage. L'ondulation peut être réduite en limitant le courant de charge du MOSFET.

3. Capacité de ponction cardiaque

Vous pourriez penser que c'est une bonne idée d'utiliser un condensateur pour éliminer les ondulations. Mais un condensateur typique peut seulement aider à filtrer le bruit de basse fréquence. Pour réduire les ondulations à haute fréquence, essayez d'utiliser des condensateurs de courant. Le condensateur de coeur a trois bornes pour produire une meilleure perte d'insertion aux hautes fréquences.

Bien sûr, il est important de croire qu'un outil de simulation fiable peut modéliser avec précision l'alimentation et les ondulations de puissance avec une vaste bibliothèque de nouveaux paramètres de modèle, ce qui améliorera considérablement vos chances de concevoir des circuits que les ondulations de puissance ne peuvent pas surmonter.

Généralement, toutes les méthodes ci - dessus sont utilisées simultanément pour fournir de meilleures performances à l'alimentation à découpage. En tant que concepteur de PCB, vous voudrez minimiser les ondulations de puissance sans compromettre l'efficacité de l'alimentation.