Technologie PCB - Sur un PCB à découpage, le placement de l'inductance est approprié

Les inductances sur PCB sont des éléments passifs utilisés pour stocker de l'énergie dans les circuits et sont largement utilisés dans les appareils électroniques. Avec les progrès de la science et de la technologie, l'application de l'inductance sur les circuits imprimés (PCB) est devenue de plus en plus importante et une partie intégrante de l'électronique moderne.

Les régulateurs à découpage pour la conversion de tension utilisent des inductances pour stocker de l'énergie de manière ponctuelle. Ces inductances sont généralement de grande taille et doivent être situées dans la disposition de la carte de circuit imprimé (PCB) du régulateur à découpage. Cette tâche n'est pas difficile car le courant circulant dans l'inductance peut varier, mais pas instantanément. Le changement ne peut être que continu et généralement relativement lent.

Le régulateur de commutation commute le courant entre deux chemins différents. Cette commutation est très rapide et dépend de la durée du bord de commutation. Les lignes parcourues par le courant de commutation sont appelées circuits thermiques ou chemins de courant alternatif et conduisent le courant dans un état de commutation et pas dans l'autre. Dans une disposition PCB, la zone de la boucle thermique doit être petite et les chemins courts afin de minimiser l'inductance parasite dans ces chemins. Une inductance de ligne parasite crée un déséquilibre de tension inutile et provoque des interférences électromagnétiques (EMI).

On peut donc supposer que le placement de l'inducteur n'est pas important. Il est correct de placer l'inducteur en dehors de la boucle thermique, de sorte que la position de placement est secondaire dans ce cas. Cependant, il y a quelques règles à suivre. Le câblage de contrôle sensible ne doit pas être posé sous l'inducteur (pas sur ou sous la surface du PCB), dans la couche interne ou à l'arrière du PCB. Sous l'influence du courant, la bobine crée un champ magnétique qui affecte le signal faible dans le chemin du signal. Dans un régulateur de commutation, le chemin de signal clé est le chemin de rétroaction, qui relie la tension de sortie à un régulateur de commutation IC ou à un diviseur de résistance.

Il convient également de noter que la bobine réelle a des effets capacitifs et inductifs. L'enroulement est directement connecté au noeud de commutation du régulateur à interrupteur abaisseur. Il en résulte que la tension dans la bobine varie aussi fortement et rapidement que la tension au noeud de commutation. Comme le temps de commutation dans le circuit est court et que la tension d'entrée est élevée, il y a un effet de couplage considérable sur les autres chemins sur le PCB. La ligne sensible doit donc être éloignée de la bobine. Comme on peut le voir sur la figure, le chemin de rétroaction jaune est à une certaine distance de la bobine L1. Il est situé dans la couche interne de la carte.

Certains concepteurs de circuits ne veulent même pas de couche de cuivre sur le substrat PCB sous la bobine. Par example, ils ménagent des encoches sous l'inducteur même dans la couche de plan de masse. L'objectif est d'éviter la formation de tourbillons dans le plan de masse sous la bobine en raison du champ magnétique de la bobine. Il n'y a rien de mal à cette approche, mais il a également été suggéré que le plan de masse devrait être cohérent et ne devrait pas être interrompu:

Dans la conception de PCB, il existe principalement les types d'inducteurs suivants:

Inducteur bobiné: inducteur fabriqué à partir d'un enroulement de fil de haute puissance et de grande valeur d'inductance, adapté aux applications à haute fréquence.

Inducteurs à membrane mince: fabriqués par la technologie des membranes minces, ils sont petits et peuvent fonctionner à des fréquences élevées et conviennent aux appareils avec un espace limité.

Ferrite Inductors: Using ferrite material as the core, they provide higher inductance values and are mainly used in power supply and filter designs.

Les principales fonctions de l'inducteur sur le PCB comprennent:

Filtrage: l'inductance peut être combinée avec un condensateur pour former un filtre passe - Bas ou passe - haut pour minimiser le bruit et lisser l'alimentation.

Stockage d'énergie: dans une alimentation à découpage, un inducteur est responsable du stockage et de la libération d'énergie pour améliorer l'efficacité de l'alimentation.

Traitement du signal: des inducteurs peuvent être utilisés dans une chaîne de signaux pour traiter des signaux à des fréquences spécifiques, supprimer les fréquences indésirables et améliorer la qualité du signal.

Les performances d'un inducteur sont influencées par de nombreux facteurs, en particulier la fréquence de fonctionnement. Les inductances présentent principalement une obstruction du courant ou une impédance inductive aux basses fréquences. Au fur et à mesure que la fréquence augmente, la réactance augmente progressivement jusqu'à atteindre la fréquence de résonance, moment auquel l'inductance présente des propriétés capacitives. Choisir le bon inducteur pour assurer sa valeur d'inductance stable est essentiel dans la conception.

Lors du choix d'une inductance pour la conception d'un circuit, plusieurs aspects doivent être pris en compte:

Inductance: Assurez - vous que la valeur d'inductance sélectionnée est conforme aux exigences du circuit pour assurer les performances du circuit.

Operating Frequency: Select the right type of inductor with the desired frequency characteristics to ensure optimal performance.

Size and Power: When space is limited in the PCB layout, it is necessary to select the right inductor size to meet power requirements and optimize routing.

Gestion de la chaleur: les inducteurs génèrent de la chaleur pendant le fonctionnement et une disposition appropriée pour assurer une bonne dissipation de chaleur est également une considération de conception importante.

Le plan de masse pour le blindage est valide et non interrompu.

The more copper a PCB has, the better it dissipates heat.

Même lorsque des courants de Foucault sont générés, ces courants ne circulent que localement et ne causent que peu de pertes, affectant à peine le fonctionnement du plan de masse.

Par conséquent, il est convenu que la couche de mise à la terre doit rester intacte même sous la bobine.