Technologie PCB - Mise en page de PCB d'alimentation à découpage

Une bonne conception de mise en page de PCB peut optimiser l'efficacité, réduire les contraintes thermiques et minimiser le bruit et l'impact entre les traces et les composants. Tout cela découle de la compréhension du concepteur des chemins de conduction de courant et des flux de signaux dans les sources d'alimentation.

Lorsque la carte d'alimentation prototype est mise sous tension pour la première fois, la meilleure chose à faire est qu'elle ne fonctionne pas seulement, mais qu'elle est silencieuse et à faible chaleur. Cependant, cela est rare.

Un problème courant avec les alimentations à découpage est la forme d'onde de commutation « instable». Parfois, la forme d'onde tremble à l'intérieur de la bande de fréquences et les composants magnétiques créent un bruit audio. Si le problème se pose sur la disposition de la carte de circuit imprimé, il peut être difficile de trouver la cause. Par conséquent, la disposition correcte du PCB est très critique dans les premières étapes de la conception de l'alimentation à découpage.

Les concepteurs d'alimentation doivent bien comprendre les détails techniques et les exigences fonctionnelles du produit final. Par conséquent, dès le début d'un projet de conception de carte, les concepteurs d'alimentation devraient travailler en étroite collaboration avec les concepteurs de mise en page de PCB sur les mises en page d'alimentation clés.

Une bonne conception de la disposition peut optimiser l'efficacité énergétique et réduire les contraintes thermiques; Plus important encore, il minimise le bruit et les interactions entre les traces et les composants. Pour atteindre ces objectifs, le concepteur doit comprendre les chemins de conduction de courant et les flux de signaux à l'intérieur de l'alimentation à découpage. Afin d'obtenir la conception de la disposition correcte de l'alimentation à découpage non isolé, les éléments de conception suivants doivent être pris en compte.

Planification de la disposition

Pour les alimentations DC / DC embarquées sur de grandes cartes, pour une régulation optimale de la tension, une réponse transitoire de la charge et une efficacité du système, il est nécessaire de rapprocher la sortie de puissance du dispositif de charge et de minimiser l'impédance d'interconnexion et la conduction sur les traces de PCB. Chute de pression. Assurer un bon flux d'air pour limiter les contraintes thermiques; Si des mesures de refroidissement par air forcé peuvent être utilisées, l'alimentation électrique doit être proche du ventilateur.

En outre, les grands éléments passifs tels que les inductances et les condensateurs électrolytiques ne doivent pas bloquer le flux d'air à travers les composants semi - conducteurs montés en faible surface tels que les MOSFET de puissance ou les contrôleurs PWM. Pour éviter que le bruit de commutation ne perturbe le signal analogique dans le système, il convient d'éviter autant que possible de placer des lignes de signal sensibles sous l'alimentation électrique; Sinon, vous devez placer une couche de terre interne entre la couche d'alimentation et la couche de petit signal pour le blindage.

La clé est de planifier l'emplacement de l'alimentation et le besoin d'espace sur la carte au début de la phase de conception et de planification du système. Parfois, les concepteurs négligent cette suggestion et se concentrent plutôt sur des circuits plus « importants» ou « excitants» sur de grandes cartes système. La gestion de l'alimentation est considérée comme une pensée après coup, l'alimentation étant placée sur un espace supplémentaire sur la carte. Cette méthode est très préjudiciable à la conception d'une alimentation efficace et fiable.

Pour les cartes multicouches, une bonne approche consiste à placer une couche de tension d'entrée / sortie DC ou de masse DC entre la couche d'éléments de puissance à courant élevé et la couche sensible de petites traces de signal. La couche de mise à la terre ou la couche de tension continue fournit des traces de petit signal de blindage de masse AC pour éviter les interférences des traces de puissance à fort bruit et des composants de puissance.

En général, ni le plan de masse ni le plan de tension continue du PCB multicouche ne doivent être séparés. Si cette séparation est inévitable, essayez de réduire le nombre et la longueur des traces sur ces couches et la disposition des traces doit être maintenue dans le même sens que les courants élevés pour minimiser l'impact.

Disposition des niveaux de puissance

Le circuit d'alimentation à découpage peut être divisé en deux parties: le circuit de niveau de puissance et le circuit PCB de commande de petit signal. Le circuit de l'étage de puissance contient des composants pour la transmission de courants importants. En général, ces composants doivent d'abord être placés, puis un petit circuit de commande de signal doit être placé sur un point spécifique de la disposition.

Les traces de courant élevé doivent être courtes et larges pour minimiser l'inductance, la résistance et la chute de tension du PCB. Cet aspect est particulièrement important pour les traces à courant pulsé di / DT élevé.