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Un problème courant avec les alimentations à découpage est la forme d'onde de commutation « instable». Parfois, le Jitter apparaît dans la partie sonore 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. Dans les premières étapes de la conception de l'alimentation à découpage, la disposition correcte du PCB est très critique.
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 de code source devraient travailler en étroite collaboration avec les concepteurs de mise en page de PCB sur les mises en page électriques 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.
2. 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 sur des surfaces minces, 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.
3. Disposition de niveau de puissance
Le circuit d'alimentation à découpage peut être divisé en deux parties, un circuit d'étage de puissance et un circuit 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.
A représente l'inductance parasite PCB dans le trajet de courant di / DT élevé. En raison de l'inductance parasite, le chemin de courant pulsé rayonne non seulement le champ magnétique, mais crée également de grandes Sonneries de tension et des pics sur les traces de PCB et les MOSFETs. Pour minimiser l'inductance du PCB, les boucles de courant pulsé (appelées boucles thermiques) doivent avoir un périmètre minimal lorsqu'elles sont disposées et leurs traces doivent être courtes et larges.
Le condensateur de découplage haute fréquence CHF doit être un condensateur en céramique diélectrique de 0,1 ° f ~ 10 ° F, x5r ou x7r, il a une très faible ESL (Inductance série effective) et ESR (résistance série équivalente). Un diélectrique de condensateur plus grand, tel que y5v, peut provoquer une chute significative de la valeur de la capacité à différentes tensions et températures, de sorte qu'il n'est pas le meilleur matériau pour CHF.
B fournir un exemple de disposition de la boucle de courant d'impulsion critique dans un Convertisseur abaisseur de tension. Pour limiter les chutes de tension résistives et le nombre de Vias, les composants d'alimentation sont placés d'un même côté de la carte et les traces d'alimentation sont également placées sur la même couche. Lorsque vous devez câbler un certain cordon d'alimentation à une autre couche, sélectionnez une ligne dans le chemin de courant continu. Lorsque vous utilisez des Vias pour connecter une couche de PCB dans une boucle à courant élevé, utilisez plusieurs Vias pour minimiser l'impédance.
