Notizie PCB - Progettazione PCB di alimentazione di commutazione integrata

In qualsiasi progetto di alimentazione di commutazione, il design fisico della scheda PCB è l'ultimo collegamento. Se il metodo di progettazione è improprio, il PCB può irradiare interferenze elettromagnetiche eccessive e causare l'alimentazione elettrica a funzionare instabile. Come designer, devi capire il principio di funzionamento fisico del circuito e progettare un PCB di alta qualità.

L'alimentatore di commutazione contiene segnali ad alta frequenza. Qualsiasi linea stampata sul PCB può funzionare come antenna. La lunghezza e la larghezza della linea stampata influenzeranno la sua impedenza e induttanza, influenzando così la risposta in frequenza. Anche le linee stampate che passano segnali DC possono accoppiarsi a segnali a radiofrequenza provenienti da linee stampate adiacenti e causare problemi di circuito (e persino irradiare nuovamente segnali interferenti). Pertanto, tutte le linee stampate che passano la corrente CA devono essere progettate per essere il più breve e largo possibile, il che significa che tutti i componenti collegati alle linee stampate e alle altre linee elettriche devono essere posizionati molto vicini. La lunghezza della linea stampata è proporzionale alla sua induttanza e impedenza e la larghezza è inversamente proporzionale all'induttanza e impedenza della linea stampata. La lunghezza riflette la lunghezza d'onda della risposta della linea stampata. Più lunga è la lunghezza, minore è la frequenza alla quale la linea stampata può inviare e ricevere onde elettromagnetiche e può irradiare più energia di radiofrequenza. La scelta del MOSFET giusto per la progettazione dell'interruttore di alimentazione o della funzione di rettifica sincrona può anche aiutare a ridurre le interferenze elettromagnetiche. Quando il dispositivo MOSFET è spento, il basso Câ¼ossâ¼¼ (come FDS6690A) può ridurre le interferenze di picco. I cicli di corrente delle tre principali strutture di alimentazione di commutazione prestano attenzione alle loro differenze. Ogni alimentatore di commutazione ha quattro cicli di corrente e i cicli sono relativamente indipendenti. Su un PCB ben strutturato, l'ordine di importanza è il seguente: Interruttore di alimentazione Raddrizzatore di uscita del circuito CA Circuito CA Sorgente di segnale di ingresso loop corrente di uscita loop corrente di carico loopLa sorgente del segnale di ingresso e loop corrente di carico di uscita di solito non hanno problemi. La forma d'onda corrente in questi loop è una sovrapposizione di una grande corrente DC e una piccola corrente AC. Questi due cicli di solito richiedono filtri speciali per evitare che il rumore CA fuoriesca nell'ambiente circostante. I loop di corrente in ingresso e in uscita devono essere collegati all'alimentazione solo dal terminale del condensatore filtro rispettivamente. Il circuito di ingresso carica il condensatore di ingresso attraverso una corrente DC approssimativa, ma non può fornire gli impulsi di corrente ad alta frequenza richiesti dall'alimentazione di commutazione. Il condensatore filtrante funziona principalmente come stoccaggio di energia a banda larga; Allo stesso modo, il condensatore del filtro di uscita viene utilizzato anche per memorizzare l'energia ad alta frequenza dal raddrizzatore di uscita e allo stesso tempo eliminare l'energia CC del ciclo di carico di uscita. Pertanto, i terminali dei condensatori del filtro di ingresso e di uscita sono molto importanti. Se il collegamento tra il circuito di ingresso / uscita e il circuito di commutazione / raddrizzatore di alimentazione non può essere collegato direttamente ai terminali del condensatore, l'energia CA "fluirà attraverso" il condensatore filtro di ingresso o uscita e si irradia all'ambiente. Le forme d'onda correnti delle due modalità operative di base PWM producono forme d'onda armoniche di corrente che sono molto più alte della frequenza di commutazione. Il circuito CA dell'interruttore di alimentazione e del raddrizzatore contiene una forma d'onda trapezoidale di corrente ad alta ampiezza. Le componenti armoniche in queste forme d'onda sono molto alte e la loro frequenza è molto maggiore della frequenza fondamentale dell'interruttore. L'ampiezza di picco di queste correnti CA può essere fino a 5 volte l'ampiezza della corrente continua in ingresso/uscita DC. Il tempo di transizione è solitamente di circa 50ns. Questi due cicli sono i più facili da produrre interferenze elettromagnetiche. Il progettista deve disporre questi loop CA prima di collegare altre linee stampate nell'alimentazione elettrica. I tre componenti principali di ogni ciclo (condensatore filtro, interruttore di alimentazione o raddrizzatore, induttore o trasformatore) devono essere posizionati l'uno accanto all'altro e regolati Posizionando i componenti in modo che il percorso corrente tra di loro sia il più breve possibile per garantire che la lunghezza del percorso corrente sia accorciata. Anche le linee stampate in questi circuiti hanno il maggiore impatto sull'efficienza di misura del convertitore. La scelta di pacchetti come DPAK o SO-8 può effettuare la trasmissione del segnale dissipando il calore. I prodotti Fairchild e altri fornitori possono combinare le funzioni di dissipazione del calore e trasmissione del segnale. La messa a terra è il ramo inferiore del ciclo di corrente discusso in precedenza, ma svolge un ruolo importante come punto di riferimento comune per il circuito. Pertanto, il posizionamento del filo di messa a terra dovrebbe essere attentamente considerato nel layout. La miscelazione di varie messa a terra causerà un funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica. Tre schemi principali di messa a terra della struttura di alimentazione elettrica di commutazione. Il progetto dovrebbe assicurarsi che un altro "terreno di controllo" sia stato considerato. È il punto di messa a terra collegato all'IC di controllo e a tutti i relativi componenti passivi ed è estremamente sensibile. Pertanto, dovrebbe essere posizionato solo dopo che altri circuiti CA sono stati disposti. Il punto in cui il terreno di controllo è collegato ad altri terreni è molto speciale. Di solito, il punto di connessione si trova all'estremità comune di tutti i componenti dell'IC di controllo che inducono una piccola tensione. Questi punti di connessione includono l'estremità comune della resistenza sensibile alla corrente nel convertitore di commutazione della modalità corrente e l'estremità inferiore del divisore della resistenza di uscita. La sua funzione è quella di stabilire un Kelvin a basso rumore tra l'elemento sensibile e l'ingresso sensibile agli errori di tensione o all'amplificazione della corrente. connect. Se il terreno di controllo è collegato a qualsiasi altro punto, il rumore generato in tali loop supplementari sarà sovrapposto al segnale di controllo, che influenzerà il funzionamento del circuito integrato di controllo. Il progettista deve garantire che ogni terminale di terra ad alta corrente utilizzi una linea stampata il più possibile corta e larga. Generalmente, il terminale comune del condensatore del filtro dovrebbe essere l'unico punto di connessione per l'accoppiamento di altri punti di messa a terra alla terra AC ad alta corrente. C'è un nodo in ogni alimentatore di commutazione

Quanto sopra è un'introduzione alla progettazione PCB degli alimentatori switching incorporati. Ipcb è fornito anche ai produttori di PCB e alla tecnologia di produzione PCB.