PCB Tecnico - Come evitare interferenze elettromagnetiche PCB nella progettazione di alimentazione elettrica di commutazione

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 troppe interferenze elettromagnetiche e causare il funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica. Le seguenti sono le questioni che richiedono attenzione in ogni fase di analisi:

1. Stabilire i parametri dei componenti dallo schema al flusso di progettazione PCB -> elenco di principio di ingresso -> impostazioni dei parametri di progettazione -> layout manuale -> cablaggio manuale -> verifica progettazione -> revisione -> uscita CAM.

La distanza tra i fili adiacenti deve essere in grado di soddisfare i requisiti di sicurezza elettrica e, al fine di facilitare il funzionamento e la produzione, la distanza dovrebbe essere il più ampia possibile. La distanza minima deve essere almeno adatta alla tensione tollerata. Quando la densità di cablaggio è bassa, la distanza delle linee di segnale può essere aumentata in modo appropriato. Per le linee di segnale con un ampio divario tra livelli alti e bassi, la distanza dovrebbe essere il più breve possibile e la distanza dovrebbe essere aumentata. Generalmente, impostare la spaziatura della traccia a 8mil. La distanza tra il bordo del foro interno del pad e il bordo della scheda stampata dovrebbe essere maggiore di 1mm, il che può evitare i difetti del pad durante l'elaborazione. Quando le tracce collegate ai pad sono sottili, il collegamento tra pad e tracce dovrebbe essere progettato in una forma di goccia. Il vantaggio di questo è che i pad non sono facili da sbucciare, ma le tracce e i pad non sono facilmente scollegati.

In terzo luogo, la pratica del layout dei componenti ha dimostrato che anche se la progettazione schematica del circuito è corretta e il circuito stampato non è correttamente progettato, influenzerà negativamente l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche. Ad esempio, se le due sottili linee parallele della scheda stampata sono vicine tra loro, la forma d'onda del segnale sarà ritardata e il rumore riflesso si formerà al terminale della linea di trasmissione. Le prestazioni scendono, quindi quando si progetta il circuito stampato, si dovrebbe prestare attenzione ad adottare il metodo corretto.

Ogni alimentatore di commutazione ha quattro cicli di corrente:

(1) Circuito AC dell'interruttore di alimentazione

(2) Circuito AC del raddrizzatore di uscita

(3) loop corrente della sorgente del segnale di ingresso

(4) loop corrente di carico in uscita Il loop di ingresso carica il condensatore in ingresso attraverso una corrente CC approssimativa. Il condensatore del filtro svolge principalmente un ruolo di stoccaggio di energia a banda larga; Allo stesso modo, il condensatore del filtro di uscita è utilizzato anche per memorizzare l'energia ad alta frequenza dal raddrizzatore di uscita. Allo stesso tempo, l'energia CC del ciclo di carico in uscita viene eliminata. Pertanto, i terminali dei condensatori del filtro di ingresso e di uscita sono molto importanti. I circuiti di corrente di ingresso e di uscita dovrebbero essere collegati all'alimentazione elettrica solo dai terminali del condensatore filtro rispettivamente; se il collegamento tra il circuito di ingresso/uscita e il circuito di commutazione/raddrizzatore non può essere collegato al condensatore Il terminale è collegato direttamente e l'energia CA sarà irradiata nell'ambiente dal condensatore filtro in ingresso o in uscita. Il circuito AC dell'interruttore di alimentazione e il circuito AC del raddrizzatore contengono correnti trapezoidali ad alta ampiezza. Le componenti armoniche di queste correnti sono molto alte. La frequenza è molto maggiore della frequenza fondamentale dell'interruttore. L'ampiezza di picco può essere fino a 5 volte l'ampiezza della corrente continua in ingresso/uscita DC. Il tempo di transizione è solitamente di circa 50 ns.

4. Cablaggio L'alimentazione elettrica di commutazione contiene segnali ad alta frequenza. Qualsiasi linea stampata sul PCB può fungere da 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. Secondo le dimensioni della corrente del circuito stampato, cercare di aumentare la larghezza della linea elettrica per ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, rendere la direzione della linea elettrica e della linea di terra coerente con la direzione della corrente, che aiuta a migliorare la capacità anti-rumore. La messa a terra è il ramo inferiore dei quattro cicli di corrente dell'alimentazione di commutazione. Svolge un ruolo importante come punto di riferimento comune per il circuito ed è un metodo importante per controllare le interferenze. 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. I seguenti punti dovrebbero essere prestati attenzione nella progettazione del filo di terra:

1. Scegliere correttamente la messa a terra di un singolo punto. Generalmente, l'estremità comune del condensatore del filtro dovrebbe essere l'unico punto di connessione per altri punti di messa a terra per accoppiarsi al terreno AC ad alta corrente. Dovrebbe essere collegato al punto di messa a terra di questo livello. La considerazione principale è che la corrente che ritorna a terra in ogni parte del circuito viene cambiata. L'impedenza della linea corrente effettiva causerà il cambiamento del potenziale di terra di ogni parte del circuito e introdurrà interferenze. In questo alimentatore di commutazione, il suo cablaggio e l'induttanza tra i dispositivi hanno poca influenza e la corrente circolante formata dal circuito di messa a terra ha una maggiore influenza sull'interferenza. Collegati al perno di terra, i fili di terra di diversi componenti del ciclo di corrente del raddrizzatore di uscita sono anche collegati ai perni di terra dei condensatori filtranti corrispondenti, in modo che l'alimentazione funzioni più stabilmente e non sia facile da auto-eccitare. Quando un singolo punto non è disponibile, condividere il terreno Collegare due diodi o una piccola resistenza, infatti, può essere collegato ad un pezzo relativamente concentrato di lamina di rame.

2. Spessare il filo di messa a terra il più possibile. Se il cavo di messa a terra è molto sottile, il potenziale di terra cambierà con il cambiamento della corrente, che causerà il livello del segnale di temporizzazione dell'apparecchiatura elettronica per essere instabile e le prestazioni anti-rumore si deterioreranno. Pertanto, assicurarsi che ogni terminale di terra corrente di grandi dimensioni Usi linee stampate il più brevi e larghe possibile e ampli il più possibile la larghezza delle linee di alimentazione e di terra. È meglio che la linea di terra sia più ampia della linea elettrica. La loro relazione è: linea di terra>linea elettrica>linea di segnale. Se possibile, linea di terra La larghezza dovrebbe essere maggiore di 3mm e uno strato di rame di grande area può anche essere utilizzato come filo di terra. Collegare i punti inutilizzati sul circuito stampato come filo di terra.

3. terra di ingresso e terra di uscita Questo alimentatore di commutazione è un DC-DC a bassa tensione. Per alimentare la tensione di uscita al primario del trasformatore, i circuiti su entrambi i lati dovrebbero avere un terreno di riferimento comune, quindi dopo aver posato il rame sui fili di terra su entrambi i lati, devono essere collegati insieme per formare un terreno comune.

5. Dopo che il progetto di cablaggio è completato, è necessario verificare attentamente se il progetto di cablaggio è conforme alle regole stabilite dal progettista. Allo stesso tempo, è anche necessario confermare se le regole stabilite soddisfano i requisiti del processo di produzione del cartone stampato. Generalmente controllare il filo e il filo, il filo e la saldatura dei componenti Se la distanza tra il disco, il filo e il foro passante, il cuscinetto del componente e il foro passante e la distanza tra il foro passante e il foro passante è ragionevole e se soddisfa i requisiti di produzione. Se la larghezza della linea elettrica e della linea di terra sono appropriate e se c'è un posto per ampliare la linea di terra nel PCB. Nota: Alcuni errori possono essere ignorati. Ad esempio, una parte del contorno di alcuni connettori è posizionata al di fuori del telaio della scheda e ci saranno errori durante il controllo della spaziatura; Inoltre, ogni volta che i cavi e i vias vengono modificati, il rame deve essere ri-placcato.

Secondo la "lista di controllo PCB", il contenuto include regole di progettazione, definizioni dei livelli, larghezze di linea, spaziatura, pad e tramite impostazioni. Dovrebbe inoltre concentrarsi sulla revisione della razionalità del layout del dispositivo, dell'instradamento delle reti elettriche e terrestri, dell'instradamento e della schermatura della rete di clock, del posizionamento e della connessione dei condensatori di disaccoppiamento, ecc.