L'actualité PCB - Mise en page de PCB d'alimentation à découpage résumé de quelques points clés

Schéma d'alimentation à découpage abaisseur pour applications d'électronique grand public. Le concepteur doit pouvoir distinguer sur ce schéma électrique les composants du circuit d'alimentation et ceux du circuit de signalisation de commande. Si le concepteur considère tous les composants de l'alimentation comme des composants d'un circuit numérique, le problème peut être grave. Il est souvent nécessaire de comprendre d'abord le chemin du courant PCB haute fréquence de l'alimentation et de faire la distinction entre les circuits de commande à petit signal et les composants du circuit d'alimentation et leur câblage.

D'une manière générale, le circuit d'alimentation de l'alimentation comprend principalement une capacité de filtrage d'entrée, une capacité de filtrage de sortie, une inductance de filtrage ainsi qu'une puissance supérieure et inférieure fets. Le circuit de commande comprend principalement une puce de commande PWM, un condensateur de dérivation, un circuit Bootstrap, un diviseur de tension de rétroaction et un circuit de compensation de rétroaction.

Schéma typique d'alimentation à découpage abaisseur (entrée 12V, sortie 3.3V / 15A) [circuit de commande d'alimentation (ligne fine), circuit d'alimentation (ligne épaisse)] alimentation alimentation alimentation circuit PCB

Le placement correct et le câblage du périphérique d'alimentation sur le PCB détermineront si toute l'alimentation fonctionne correctement. Les concepteurs doivent d'abord comprendre les formes d'onde de tension et de courant sur les dispositifs d'alimentation à découpage.

Ce qui suit montre les formes d'onde de courant et de tension sur les composants du circuit d'alimentation de l'alimentation à découpage abaisseur.

Le courant circulant dans le condensateur de filtrage d'entrée (CIN), le MOSFET supérieur (S1) et le MOSFET inférieur (s2) étant un courant alternatif à haute fréquence et crête, la surface de boucle formée par cin - S1 - s2 doit être minimisée. Dans le même temps, la zone de boucle constituée de s2, l et du condensateur de filtrage de sortie (cout) doit être minimisée.

Courant et tension dans le circuit d'alimentation à découpage

Si le concepteur n'a pas fait le circuit d'alimentation PCB comme décrit dans cet article, il y a de fortes chances que le mauvais circuit d'alimentation PCB soit fait comme indiqué ci - dessous.

Placement et câblage incorrects des appareils d'alimentation à découpage

Il y a beaucoup d'erreurs dans cette disposition de PCB:

La capacité de filtrage haute fréquence de cin disparaît sensiblement du fait de la grande ESL de cin; Deuxièmement, la zone des boucles cin - S1 - s2 et S2 - L - cout est si grande que le bruit électromagnétique généré peut causer beaucoup de perturbations à la source elle - même et aux circuits environnants. Troisièmement, les plots de l sont trop rapprochés l'un de l'autre, ce qui entraîne un CP trop grand, ce qui diminue sa fonction de filtrage haute fréquence; Quatrièmement, les broches des plots cout sont trop longues, ce qui entraîne une perte excessive de la fonction de filtrage haute fréquence de l'ESL.

C'est un meilleur circuit d'alimentation de câblage PCB. Les zones des boucles cin - S1 - s2 et S2 - L - cout ont été contrôlées.

Les connexions entre la source de S1, le drain de s2 et l sont des plots de cuivre monolithiques. Comme la tension à ce point de connexion est haute fréquence, S1, s2 et l doivent être très proches. Alors que le câblage entre l et cout n'a pas de courant haute fréquence avec des pics, un câblage plus large peut réduire la perte d'impédance DC et améliorer l'efficacité de l'alimentation.

Si le coût le permet, l'alimentation peut être un PCB entièrement mis à la terre des deux côtés, mais il faut prendre soin d'éviter la mise à la terre des fils d'alimentation et de signal. Des condensateurs à puce ont été ajoutés aux ports d'entrée et de sortie de l'alimentation pour améliorer les performances de filtrage haute fréquence de l'alimentation.

Mise en page PCB de circuit de contrôle de puissance

La disposition PCB du circuit de contrôle de puissance est également très importante. Une disposition déraisonnable peut entraîner des dérives et des oscillations de la tension de sortie de l'alimentation. La ligne de commande doit être placée sur le bord du circuit d'alimentation et non au milieu de la boucle AC haute fréquence. Le condensateur de dérivation doit être proche du VCC et du GNd de la puce. La résistance de division de tension de rétroaction est également une

Près de la puce. La boucle qui conduit la puce au MOSFET doit également rester aussi courte que possible.

Points essentiels de la disposition de l'alimentation: la boucle du circuit d'entraînement de la puce de commande au haut et au bas de la FET doit être aussi courte que possible.

Exemple de disposition de PCB d'alimentation à découpage

Nous avons vu le schéma de surface d'un composant PCB d'alimentation à découpage abaisseur typique dans l'article. Un contrôleur PWM peu coûteux (semtech sc1104a) a été utilisé dans cette alimentation. La couche inférieure du PCB est une couche de terre complète. Il n'y a pas de séparation entre la formation de puissance PCB et la formation de contrôle.

On voit que le circuit d'alimentation de l'alimentation passe de la prise d'entrée (coin supérieur gauche du PCB) aux condensateurs de filtrage d'entrée (C1, C2), S1, s2, L1, condensateurs de filtrage de sortie (C10, C11, C12, C13) jusqu'à la prise de sortie (coin inférieur droit du PCB). Le sc1104a est placé dans le coin inférieur gauche du PCB.

Comme le courant du circuit d'alimentation ne traverse pas le circuit de commande de cette couche, il n'est pas nécessaire de séparer la connexion du circuit de commande de la connexion du circuit d'alimentation. Si la prise d'entrée se trouve dans le coin inférieur gauche du PCB

8 points clés:

1. La capacité du condensateur de la puce de dérivation ne doit pas être trop grande et son Inductance série parasite doit être aussi petite que possible. Plusieurs condensateurs en parallèle permettent d'améliorer les caractéristiques d'impédance des condensateurs;

2. La capacité de dérivation parasite de l'inducteur doit être aussi petite que possible et la distance entre les broches de l'inducteur et les Plots doit être aussi éloignée que possible;

3. Évitez de placer tout câblage d'alimentation ou de signal sur la formation;

4. La surface de la boucle haute fréquence doit être réduite autant que possible;

5. La disposition des trous ne doit pas perturber le chemin du courant à haute fréquence sur la formation;

6. Différents circuits sur la carte système ont besoin d'une mise à la terre différente, la mise à la terre de différents circuits est reliée à la terre de l'alimentation par un point unique;

7. Les extrémités supérieure et inférieure de la boucle du circuit d'entraînement du tube à effet de champ de la puce de commande doivent être aussi courtes que possible;

8. Le circuit d'alimentation à découpage et le circuit de signal de commande doivent être connectés à différentes couches de terre. Ces deux couches de terre sont généralement reliées par un point