Progettazione PCB - Progettazione PCB di commutazione del sistema portatile

1. La corretta tecnologia di progettazione PCB dell'alimentazione elettrica di commutazione è un passo importante nello sviluppo di dispositivi portatili

Nello sviluppo corrente dell'alimentazione elettrica switching, i progettisti scelgono principalmente adattatori AC / DC facili da acquistare nel mercato PCB e installano più set di alimentatori DC direttamente sul circuito stampato del sistema. Tuttavia, poiché l'alimentazione elettrica di commutazione genererà onde elettromagnetiche e influenzerà il normale funzionamento dei suoi prodotti elettronici, la corretta tecnologia di progettazione PCB dell'alimentazione elettrica diventa molto importante.

In molti casi, un alimentatore perfettamente progettato su carta potrebbe non funzionare correttamente durante la messa in servizio iniziale. Il motivo è che ci sono molti problemi nella progettazione PCB dell'alimentatore. Ad esempio, per un diagramma schematico di un alimentatore di commutazione graduale su un dispositivo elettronico di consumo, il progettista dovrebbe essere in grado di distinguere i componenti del circuito di alimentazione dai componenti del circuito di segnale di controllo su questo diagramma. Se il progettista tratta tutti i componenti di questo alimentatore come componenti di un circuito digitale, il problema sarà abbastanza grave. Il design PCB dell'alimentatore di commutazione è completamente diverso dal design PCB del circuito digitale. Nel layout del circuito digitale, molti chip digitali possono essere disposti automaticamente dal software PCB e le linee di collegamento tra i chip possono essere collegate automaticamente dal software PCB. Il tipo di alimentazione di commutazione tramite la tipografia automatica sicuramente non funzionerà correttamente. Pertanto, i progettisti devono padroneggiare e comprendere le corrette regole tecniche di progettazione PCB dell'alimentatore switching e, naturalmente, devono anche avere una comprensione più chiara dello stato tecnico dell'alimentatore switching a tutti i livelli.

In secondo luogo, le regole tecniche della progettazione PCB dell'alimentazione elettrica di commutazione

2.1 La capacità del condensatore ceramico bypass non dovrebbe essere troppo grande e la sua induttanza di serie parassitaria dovrebbe essere minimizzata. Condensatori multipli in parallelo possono migliorare le caratteristiche di impedenza ad alta frequenza del condensatore. Perche' e' cosi'? Ciò è dovuto alle caratteristiche di filtraggio ad alta frequenza dei condensatori.

Questa formula mostra: riducendo la distanza tra i perni del condensatore (d) e aumentando l'area della sezione trasversale (A) aumenterà la capacità del condensatore stesso

Questa formula mostra: riducendo la distanza tra i perni del condensatore (d) e aumentando l'area della sezione trasversale (A) aumenterà la capacità del condensatore stesso.

I condensatori hanno solitamente due parametri parassitari: resistenza di serie equivalente (ESR) e induttanza di serie equivalente (ESL).

La frequenza di risonanza (fo) di un condensatore può essere ottenuta dalla sua capacità (c) e dall'induttanza di serie equivalente (LESL):

La frequenza di risonanza (fo) di un condensatore può essere ottenuta dalla sua capacità (c) e dall'induttanza di serie equivalente (LESL)

Quando la frequenza di lavoro di un condensatore è inferiore a fo, l'impedenza di capacità Zc diminuisce con l'aumento della frequenza; quando la frequenza di lavoro del condensatore è superiore a fo, l'impedenza di capacità Zc diventerà come un'impedenza dell'induttore e aumenterà con l'aumento della frequenza; Quando la frequenza è vicina a fo, l'impedenza del condensatore è uguale alla resistenza di serie equivalente (RESR).

I condensatori elettrolitici hanno generalmente una grande capacità e una grande induttanza di serie equivalente. A causa della sua bassa frequenza di risonanza, può essere utilizzato solo per il filtraggio a bassa frequenza. I condensatori al tantalio hanno generalmente una capacità maggiore e una induttanza di serie equivalente più piccola, quindi la loro frequenza di risonanza sarà superiore a quella dei condensatori elettrolitici e possono essere utilizzati nel filtraggio a media e alta frequenza. La capacità e l'induttanza di serie equivalente dei condensatori ceramici sono generalmente molto piccole, quindi la sua frequenza di risonanza è molto più alta di quella dei condensatori elettrolitici e dei condensatori al tantalio, quindi può essere utilizzata nei circuiti di filtraggio ad alta frequenza e bypass. Poiché la frequenza di risonanza di un condensatore ceramico di piccola capacità sarà superiore a quella di un condensatore ceramico di grande capacità, i condensatori ceramici con capacità troppo elevata non possono essere selezionati quando si sceglie un condensatore bypass. Al fine di migliorare le caratteristiche ad alta frequenza del condensatore, condensatori multipli con caratteristiche diverse possono essere utilizzati in parallelo.

Quando la frequenza di funzionamento di un induttore è inferiore a fo, l'impedenza dell'induttore aumenta con l'aumento della frequenza; quando la frequenza di funzionamento dell'induttore è superiore a fo, l'impedenza dell'induttore diminuisce con l'aumento della frequenza; quando la frequenza di funzionamento dell'induttore è vicina a fo, l'impedenza dell'induttore è uguale alla sua resistenza parallela equivalente (REPR).

Nell'applicazione dell'alimentazione di commutazione, la capacità parallela equivalente (CP) dell'induttore deve essere controllata il più piccola possibile. Allo stesso tempo, va notato che l'induttanza della stessa induttanza produrrà diversi valori equivalenti di capacità parallela (CP) a causa di diverse strutture della bobina.

Si può vedere che i valori equivalenti di capacità parallela dei due induttori con la stessa induttanza sono in realtà dieci volte diversi. Nel filtraggio ad alta frequenza, se la capacità parallela equivalente di un induttore è troppo grande, il rumore ad alta frequenza fluirà facilmente direttamente al carico attraverso la sua capacità parallela. Tale induttanza perde anche la sua funzione di filtraggio ad alta frequenza.

2.3 Evitare di posizionare tracce di energia o segnale a terra.

Il concetto di superficie dello specchio nella teoria elettromagnetica sarà di grande aiuto per i progettisti per padroneggiare il concetto di progettazione PCB di alimentazione elettrica di commutazione. Scenario in cui la corrente continua scorre sopra un piano di terra. In questo momento, la corrente continua di ritorno sul terreno è molto uniformemente distribuita sul terreno. Scenario in cui corrente alternata ad alta frequenza scorre sopra la stessa formazione. In questo momento, la corrente CA di ritorno sul piano di terra può scorrere solo nel mezzo del piano di terra e non c'è corrente su entrambi i lati del piano di terra.

2.4 L'area del ciclo AC ad alta frequenza dovrebbe essere minimizzata.

Ci sono molti loop AC ad alta frequenza composti da dispositivi di alimentazione nel PCB di alimentazione di commutazione. Se questi loop non vengono gestiti bene, avrà un grande impatto sul normale funzionamento dell'alimentatore. Al fine di ridurre il rumore elettromagnetico generato dal ciclo AC ad alta frequenza, l'area del ciclo dovrebbe essere controllata molto piccola. Se l'area Ac del ciclo a corrente alternata ad alta frequenza è grande, una grande interferenza elettromagnetica sarà generata all'interno e all'esterno del ciclo. Se la stessa corrente CA ad alta frequenza, quando l'area del ciclo è progettata per essere molto piccola, i campi elettromagnetici interni ed esterni del ciclo si cancelleranno a vicenda e l'intero circuito diventerà molto silenzioso.