Dati PCB - Il rapporto tra layout e alimentazione elettrica di commutazione della scheda PCB

A causa delle caratteristiche di commutazione dell'alimentatore di commutazione, è facile far sì che l'alimentatore di commutazione produca grandi interferenze di compatibilità elettromagnetica. Come ingegnere dell'alimentazione elettrica, ingegnere della compatibilità elettromagnetica o ingegnere del layout della scheda PCB, è necessario comprendere la causa del problema di compatibilità elettromagnetica e adottare misure, in particolare gli ingegneri del layout, devono capire come evitare l'espansione di punti sporchi, Questo articolo introduceI punti principali del design della scheda PCB dell'alimentazione elettrica sono discussi.29 relazioni di base tra layout e scheda PCB 1. Diversi principi fondamentali: qualsiasi filo ha impedenza; corrente seleziona sempre automaticamente il percorso di impedenza; l'intensità della radiazione è correlata alla corrente, alla frequenza e all'area del ciclo; l'interferenza in modalità comune è correlata alla capacità reciproca di segnali dv/dt di grandi dimensioni verso terra; I principi di riduzione dell'IME e miglioramento della capacità anti-interferenza sono simili.2. Il layout dovrebbe essere partizionato secondo l'alimentazione elettrica, analogico, digitale ad alta velocità e ogni blocco funzionale.3. Ridurre al minimo l'area del grande loop di/dt e ridurre la lunghezza (o l'area, la larghezza della grande linea di segnale dv/dt). L'aumento dell'area di traccia aumenterà la capacità distribuita. L'approccio generale è: la larghezza della traccia Cercare di essere il più grande possibile, ma rimuovere la parte in eccesso), e cercare di camminare in linea retta, ridurre la sua area chiusa nascosta per ridurre le radiazioni.4. Il crosstalk induttivo è causato principalmente dal grande loop di/dt (antenna loop), e l'intensità di induzione è proporzionale all'induttanza reciproca, quindi è più importante ridurre l'induttanza reciproca con questi segnali (il modo principale è ridurre l'area loop e aumentare la distanza); Il crosstalk sessuale è generato principalmente da grandi segnali dv/dt e l'intensità di induzione è proporzionale alla capacità reciproca. Tutti diminuiscono la capacità reciproca con questi segnali (il modo principale è quello di ridurre l'area di accoppiamento efficace e aumentare la distanza. La capacità reciproca diminuisce come la distanza aumenta. Più veloce) è più critico.5. Utilizzare il principio della cancellazione del loop per quanto possibile per instradare e ridurre ulteriormente l'area dei grandi loop di/dt (simile alla coppia attorcigliata, utilizzare il principio della cancellazione del loop per migliorare la capacità anti-interferenza e aumentare la distanza di trasmissione).

6. Ridurre l'area del ciclo non solo riduce la radiazione, ma riduce anche l'induttanza del ciclo, rendendo le prestazioni del circuito migliore.7. Ridurre l'area del loop ci richiede di progettare il percorso di ritorno di ogni traccia.8. Quando più schede PCB sono collegate tramite connettori, è anche necessario considerare la possibilità di raggiungere l'area del loop, specialmente per grandi segnali di/dt, segnali ad alta frequenza o segnali sensibili. Un filo di segnale corrisponde a un filo di terra, e i due fili sono il più vicino possibile. Se necessario, possono essere utilizzati fili a coppia attorcigliata per collegare (la lunghezza di ogni filo a coppia attorcigliata corrisponde ad un multiplo intero della mezza lunghezza d'onda del rumore). Se si apre la custodia del computer, è possibile vedere che l'interfaccia USB dalla scheda madre al pannello frontale è collegata con un cavo a coppia attorcigliata. Si può vedere che la connessione twisted pair è importante per anti-interferenza e ridurre le radiazioni.9. Per il cavo dati, cercare di organizzare più fili di terra nel cavo e rendere questi fili di terra uniformemente distribuiti nel cavo, che può ridurre efficacemente l'area del ciclo.10. Sebbene alcune linee di connessione interbordo siano segnali a bassa frequenza, poiché questi segnali a bassa frequenza contengono molto rumore ad alta frequenza (attraverso conduzione e radiazione), è facile irradiare questi rumori se non sono gestiti correttamente.11. Durante il cablaggio, considerare in primo luogo tracce e tracce ad alta corrente che sono soggette a radiazioni.12. Gli alimentatori di commutazione di solito hanno 4 cicli di corrente: ingresso, uscita, interruttore e freewheeling. Tra questi, i loop di corrente in ingresso e in uscita sono quasi corrente continua, quasi nessun emi viene generato, ma sono facilmente disturbati; i circuiti di commutazione e di corrente a ruota libera hanno di/dt più grandi, che richiedono attenzione.13. Il circuito di azionamento del cancello del tubo mos (igbt) di solito contiene anche un grande di/dt.14. Non posizionare piccoli circuiti di segnale, quali circuiti di controllo e analogici, all'interno di grandi circuiti di corrente, alta frequenza e alta tensione per evitare interferenze.15. Ridurre l'area sensibile (sensibile) del loop del segnale e la lunghezza della traccia per ridurre le interferenze.16. Le piccole tracce di segnale sono lontane da grandi linee di segnale dv/dt (come il polo C o il polo D del tubo dell'interruttore, buffer (snubber) e rete di morsetto) per ridurre l'accoppiamento e terra (o alimentazione elettrica, in breve, spesso segnale potenziale) per ridurre ulteriormente l'accoppiamento, e il terreno dovrebbe essere in buon contatto con il piano di terra. Allo stesso tempo, le piccole tracce di segnale dovrebbero essere il più lontano possibile dalle grandi linee di segnale di/dt per evitare il crosstalk induttivo. Non tracciare il piccolo segnale sotto il grande segnale dv/dt. Se la parte posteriore delle piccole tracce di segnale può essere messa a terra (lo stesso terreno), il segnale acustico accoppiato ad esso può anche essere ridotto.17. Un approccio migliore è quello di posare il terreno intorno e sul retro di queste grandi tracce di segnale dv/dt e di/dt (compresi i poli C/D dei dispositivi di commutazione e il dissipatore di calore del tubo interruttore), e utilizzare gli strati superiori e inferiori per la messa a terra. Collegare tramite fori e collegare questo terreno a un punto di terra comune (solitamente il polo E/S del tubo dell'interruttore, o resistenza di campionamento) con una traccia a bassa impedenza. Ciò può ridurre l'IME irradiato. Va notato che il piccolo segnale terra non deve essere collegato a questo terreno di schermatura, altrimenti introdurrà maggiori interferenze. Grandi tracce dv/dt solitamente accoppiano interferenze al radiatore e al terreno vicino attraverso capacità reciproca. Collegare il radiatore del tubo dell'interruttore al terreno di schermatura. L'uso di dispositivi di commutazione montati in superficie ridurrà anche la capacità reciproca, riducendo così l'accoppiamento.18. Non utilizzare vias per tracce che sono soggette a interferenze, in quanto interferirà con tutti gli strati che la via passa attraverso.19. La schermatura può ridurre l'EMI irradiato, ma a causa di una maggiore capacità a terra, l'EMI condotto (modalità comune o modalità differenziale estrinseca) aumenterà, ma finché lo strato di schermatura è correttamente messo a terra, non aumenterà molto. Può essere pesato e considerato nella progettazione effettiva.20. Per evitare interferenze di impedenza comune, utilizzare un punto di messa a terra e alimentazione da un punto.

21. gli alimentatori di commutazione di solito hanno tre motivi: potenza in ingresso ad alta corrente terra, potenza in uscita ad alta corrente terra e piccolo campo di controllo del segnale. Il metodo di collegamento a terra è illustrato nel seguente diagramma:22. Durante la messa a terra, la natura del terreno dovrebbe essere giudicata prima e quindi dovrebbe essere effettuata la connessione. Il terreno per il campionamento e l'amplificazione degli errori dovrebbe essere solitamente collegato al polo negativo del condensatore di uscita. Il segnale di campionamento dovrebbe essere solitamente estratto dal polo positivo del condensatore di uscita. Interferenza di impedenza comune. Di solito il terreno di controllo e il terreno di azionamento del IC non sono condotti fuori separatamente. In questo momento, l'impedenza di piombo della resistenza di campionamento al suolo sopra deve essere il più piccola possibile per ridurre l'interferenza di impedenza comune e migliorare l'accuratezza del campionamento di corrente.23 La rete di campionamento della tensione di uscita è vicina all'amplificatore di errore invece che all'uscita. Questo perché i segnali a bassa impedenza sono meno sensibili alle interferenze rispetto ai segnali ad alta impedenza. Le tracce di campionamento devono essere il più possibile vicine tra loro per ridurre il rumore raccolto.24. Prestare attenzione alla disposizione delle induttanze per essere lontane e perpendicolari l'una all'altra per ridurre l'induttanza reciproca, in particolare l'induttanza di accumulo di energia e l'induttanza del filtro.25. Prestare attenzione al layout quando condensatori ad alta frequenza e condensatori a bassa frequenza sono utilizzati in parallelo e i condensatori ad alta frequenza sono vicini all'utente.26. L'interferenza a bassa frequenza è generalmente modalità differenziale (sotto 1M), e l'interferenza ad alta frequenza è generalmente modalità comune, solitamente accoppiata tramite radiazione.27. Se il segnale ad alta frequenza è accoppiato al cavo di ingresso, è facile formare EMI (modalità comune). È possibile mettere un anello magnetico sul cavo di ingresso vicino all'alimentazione elettrica. Se l'IME è ridotto, indica questo problema. La soluzione a questo problema è ridurre l'accoppiamento o ridurre l'EMI del circuito. Se il rumore ad alta frequenza non viene filtrato pulito e condotto al cavo di ingresso, si formerà anche EMI (modalità differenziale). In questo momento, l'anello magnetico non può risolvere il problema. Stringa due induttori ad alta frequenza (simmetrici) dove il cavo di ingresso è vicino all'alimentazione elettrica. Una diminuzione indica che questo problema esiste. Il modo per risolvere questo problema consiste nel migliorare il filtraggio o ridurre la generazione di rumore ad alta frequenza mediante buffering, serraggio e altri mezzi.28. Misurazione del modo differenziale e della corrente del modo comune.29. Il filtro EMI dovrebbe essere il più vicino possibile alla linea in entrata e il percorso della linea in entrata dovrebbe essere il più breve possibile per ridurre al minimo l'accoppiamento tra le fasi anteriore e posteriore del filtro EMI. La linea in entrata è schermata con il terreno del telaio (il metodo è come descritto sopra). Il filtro EMI in uscita deve essere trattato allo stesso modo. Cercare di aumentare la distanza tra le linee in entrata e le tracce di segnale dv / dt alte, che dovrebbero essere prese in considerazione nel layout della scheda PCB.