Technologie PCB - Comment placer l'inductance d'une alimentation à découpage sur un PCB

Les régulateurs de commutation qui convertissent la tension utilisent une inductance pour stocker de l'énergie de temps en temps. Ces inducteurs sont généralement de très grandes dimensions et doivent être situés dans la disposition de la carte de circuit imprimé du régulateur de commutation. Cette tâche n'est pas difficile car le courant circulant dans l'inductance peut être modifié, mais pas instantanément. Les changements ne peuvent être que continus et sont généralement relativement lents.

Le régulateur de commutation commute le courant entre deux chemins différents. Cette commutation est très rapide en fonction de la durée du bord de commutation. Les lignes parcourues par le courant de commutation sont appelées circuits thermiques ou voies alternatives 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 plus petite et le chemin plus court pour minimiser l'inductance parasite dans ces lignes. Les inductances de fil parasites créent un déséquilibre de tension inutile et provoquent des interférences électromagnétiques (EMI).

Régulateur abaisseur de tension avec circuit thermique critique, comme indiqué en pointillés. Comme vous pouvez le voir, la bobine L1 ne fait pas partie du circuit thermique. 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, donc dans ce cas, le placement est secondaire. Cependant, il y a encore quelques règles à respecter.

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 critique est le chemin de rétroaction qui relie la tension de sortie à un régulateur de commutation IC ou à un diviseur de tension résistif.

Il convient également de noter que la bobine réelle a un effet capacitif et inductif. L'enroulement est connecté directement au noeud de commutation du régulateur de l'interrupteur abaisseur, comme représenté sur la figure 1. 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 très court et que la tension d'entrée est très élevée, il y a un effet de couplage important sur les autres chemins sur le PCB. Par conséquent, le câblage sensible doit être éloigné de la bobine.

Exemple de mise en page pour adp2360. Sur cette figure, le repère thermique important de la figure 1 est vert. Comme on peut le voir sur la figure, le chemin de rétroaction jaune est à distance de la bobine L1. Il est situé dans la couche interne du PCB.

Certains concepteurs de circuits ne veulent même pas de couche de cuivre dans le PCB sous la bobine. Par example, ils ménagent des encoches sous l'inducteur même dans la couche de plan de masse. Son but est d'éviter la formation de tourbillons dans la couche de terre 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:

1. Le plan de masse utilisé pour le blindage est efficace et sans interruption.

2. Plus il y a de PCB en cuivre, meilleur est l'effet de dissipation de chaleur.

3. Même lorsque des courants de Foucault sont générés, ces courants ne circulent que localement, ne causant que de petites pertes et n’ayant que peu d’impact sur le fonctionnement du plan du sol.

Par conséquent, il est convenu que la couche de mise à la terre doit rester intacte même sous la bobine. En conclusion, nous pouvons conclure que, bien que la bobine du régulateur de commutation ne fasse pas partie du circuit thermique critique, il est recommandé de ne pas poser de lignes de commande sensibles sous ou à proximité de la bobine. Divers plans sur le PCB – par exemple, le plan de masse ou le plan VDD (tension d’alimentation) – peuvent être construits en continu sans coupure.