L'actualité PCB - DC - DC alimentation mise en page PCB

Les performances de l'alimentation à découpage DC - DC sont étroitement liées à la disposition de la carte PCB. Comme le commutateur DC - DC prend en compte la commutation rapide, le courant d'alimentation et la dissipation thermique, une disposition et un câblage déraisonnables peuvent affecter considérablement les performances de l'alimentation et créer une source de bruit grave.

Disposition: dans la disposition du régulateur de commutation, la disposition du chemin AC est extrêmement importante, le chemin DC peut être considéré comme une considération secondaire, mais le chemin du signal de rétroaction est le seul signal clé de toute l'alimentation DC - DC. Nous savons tous que les traces sur les PCB ont une inductance, environ 20 NH / pouce. Tant qu'un courant circule à travers la trace, une tension induite est générée, mais la valeur de la tension ne dépend pas de l'amplitude du courant, mais de la vitesse de variation du courant, V = l * (di / DT). Le chemin alternatif est donc très important dans la conception de PCB, en particulier pour les circuits intégrés DC - DC utilisant des tubes de commutation à grande vitesse, di / DT sera très élevé. NS (National Semiconductor Corporation of America) donne un chiffre approximatif: « avec un Convertisseur abaisseur de tension typique, la variation de courant dans la partie AC est 1,2 fois supérieure au courant de charge lors de l'arrêt, tandis que la charge est 0,8 fois supérieure au courant lors de l'allumage. Ici, la trajectoire du chemin AC doit être aussi courte que possible, y compris celle de la broche GNd. Le tube de commutation va rafraîchir le courant à travers la broche GNd. Le courant deviendra très raide. Cela signifie que le condensateur d'entrée et le condensateur de dérivation doivent être aussi proches que possible de l'IC, en particulier de l'IC abaisseur. L'espace autour de l'IC est limité et le condensateur d'entrée et le condensateur de dérivation ne peuvent pas être placés simultanément à proximité de l'IC, en particulier le condensateur d'entrée est relativement grand. Tout d'abord, comprendre le rôle du condensateur d'entrée pour rendre la tension d'entrée à l'IC aussi stable que possible et réduire les fluctuations de tension. En fait, il faut dire qu'un grand condensateur d'entrée peut être considéré comme une alimentation totale sur la carte. Dans le même temps, la résistance série équivalente (ESR) et l'Inductance série équivalente (ESL) du condensateur d'entrée peuvent être très élevées, ce qui provoquera une ondulation de tension d'entrée haute fréquence sur la broche d'alimentation d'entrée du ci. Ainsi, le condensateur d'entrée peut être placé à environ 1 pouce de l'IC. Le condensateur de dérivation doit être aussi proche que possible de la broche d'alimentation d'entrée de l'IC. Pour les lampes de poche à broches courtes ou sans broches, un condensateur en céramique de 0,1 µF ou 0,47 µF est généralement utilisé, ce qui a un meilleur effet sur le filtrage des ondulations haute fréquence. Une broche courte ou aucune broche réduira l'inductance parasite (ESL) du condensateur. Dans le même temps, l'emballage généralement utilisé est le modèle 1206, x7r. Si vous utilisez une petite taille de boîtier, l'ESL et l'esr du condensateur augmentent. Typiquement, un tel condensateur de dérivation doit être placé à côté de la broche d'alimentation de l'IC. Pour les alimentations à découpage DC - DC, il y aura une diode de clampage dont la position de placement est également critique. Comme une extrémité de la diode de clampage est connectée à la broche SW du ci, le signal de cette broche est une onde rectangulaire. Si la piste est trop longue, son inductance captera facilement les bruits qui seront ajoutés au signal SW pour former des pics de bruit. Le point fondamental de la disposition de la diode de clampage est de la placer près de l'IC et d'utiliser des traces courtes et larges pour connecter directement les broches SW et GNd de l'IC. Après avoir déterminé que vous souhaitez placer le condensateur de dérivation d'entrée et la diode de clampage, commencez à disposer les autres dispositifs. Les traces reliant le condensateur de dérivation d'entrée et la diode de clampage doivent être aussi courtes et larges que possible, et il ne doit pas y avoir de Vias dans le chemin connecté à l'IC. Pour les cartes PCB SMT, cela signifie qu'elles doivent être sur la même couche que l'IC. Il n'y a pas de trou traversant ici. Cela signifie simplement que via ne doit pas être utilisé sur les traces entre les circuits intégrés, les condensateurs de dérivation d'entrée et les diodes de clampage. Le pad du condensateur de dérivation et de la diode de clampage est connecté à via au lieu de la trace connectée.

Câblage: Nous avons abusé de la coulée de cuivre à plusieurs reprises. Ce n'est pas un problème pour la coulée de cuivre avec le plan GNd ou le plan VCC. Il peut réduire l'impédance de la boucle de courant et peut servir de référence pour les signaux critiques afin de réduire les interférences. Mais pour le câblage de la diode de clampage mentionné dans la disposition ci - dessus, il devrait être court et large, mais pas aussi large que possible. Les traces sont courtes et faciles à comprendre. Tout le monde se rendra compte qu'en faisant cela, la règle empirique du "20nh / pouce" montre que l'inductance d'une trace est directement proportionnelle à sa longueur. Mais l'inductance de trace n'est - elle pas inversement proportionnelle à la largeur? Souvent, beaucoup de gens pensent intuitivement que c'est le cas. Selon la formule de l'inductance trace: l = 2L * [Ln (2L / w) - 0,5 + 02235 * (W / l)], on voit que la valeur de l'inductance et la largeur de la trace sont non linéaires. Pour réduire les effets des inductances parasites, l'élargissement des traces devrait être le dernier recours. La première étape devrait être de réduire la longueur de la piste. En particulier, la diode de clampage est connectée à la broche SW. Comme la tension elle - même est une forme d'onde de commutation, si trace était remplacée par une soudure au cuivre trop large, elle serait considérée comme une antenne et introduirait un problème EMI. Pour un nœud de commutateur, la meilleure option est de contrôler les dimensions de la Feuille de cuivre autour d'elle dans la plage minimale requise. Remplacer le cordon d'alimentation par un fil de cuivre est un phénomène très courant dans la disposition. On pense que plus le fil de cuivre pavé est grand, plus le courant peut être porté. En effet, plus la surface de la section transversale (largeur * épaisseur) du cuivre est grande, moins la résistance de la trace par unité de longueur est importante et moins la chaleur est générée. La capacité de traitement du courant est essentiellement un problème de montée en température avec trace. Nous devrions utiliser des calculs quantitatifs pour déterminer la taille de la Section d'alimentation de trace et ne pas trop poser de cuivre. En général, une augmentation de température de 30°C à 40°C est acceptable, elle est également influencée par les appareils de chauffage environnants et ne doit pas dépasser la température nominale de la plaque de résine époxy (fr4 doit être maintenu en dessous de 120°c). Règle de base: pour une montée en température modérée (inférieure à 30 ° c) et un courant inférieur à 5a. Pour le cuivre 1oz, utilisez une feuille de cuivre d'au moins 12mil de largeur pour le courant 1a. Pour le cuivre 2oz, utilisez une feuille de cuivre d'au moins 7mil pour le plan GNd courant 1a, essayez de garder le plan de masse intact, ne pas diviser ou câbler sur le plan de masse, Mais il est difficile de le faire avec des panneaux à double face. Les cartes PCB multicouches doivent respecter ce principe. Mais parfois, quand il est nécessaire de diviser la masse numérique, la masse analogique ou le plan de masse haute et basse tension, il est nécessaire de diviser le plan de masse, mais finalement deux plans de masse distincts doivent être connectés par des billes magnétiques ou des résistances de 0 ohm pour maintenir la connexion électrique et la cohérence. Un plan de masse complet est important pour l'anti - interférence et le contrôle d'impédance de la carte PCB, car c'est le chemin de référence et de retour du signal. Le circuit de rétroaction dans l'alimentation à découpage DC - DC est le seul signal clé dans la ligne de signal. Il y a deux façons de le résoudre: 1. Utiliser la piste de rétroaction la plus courte possible pour minimiser le bruit capté; 2. Restez à l'écart des sources de bruit, telles que les inductances ou les diodes. Parfois, pour éviter les sources de bruit, trace doit également marcher plus longtemps.