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Un buon design del layout PCB può ottimizzare l'efficienza, ridurre lo stress termico e ridurre al minimo il rumore e l'effetto tra tracce e componenti. Tutto ciò deriva dalla comprensione da parte del progettista del percorso di conduzione corrente e del flusso del segnale nell'alimentazione elettrica.
Quando un prototipo di scheda di alimentazione viene alimentato per la prima volta, il caso migliore è che non solo funziona, ma è anche silenzioso e ha basso calore. Tuttavia, questa situazione è rara.
Un problema comune con la commutazione di alimentatori è la commutazione di forme d'onda "instabili". A volte, il jitter della forma d'onda è nella banda sonora e i componenti magnetici produrranno rumore audio. Se il problema risiede nel layout del circuito stampato, potrebbe essere difficile trovare la causa. Pertanto, il corretto layout PCB nella fase iniziale della progettazione dell'alimentazione elettrica di commutazione è molto critico.
Il progettista dell'alimentazione elettrica deve avere una buona comprensione dei dettagli tecnici e dei requisiti funzionali del prodotto finale. Pertanto, dall'inizio del progetto di progettazione del circuito stampato, il progettista dell'alimentazione elettrica dovrebbe lavorare a stretto contatto con il progettista del layout PCB sul layout chiave dell'alimentazione elettrica.
Una buona progettazione del layout può ottimizzare l'efficienza energetica e ridurre lo stress termico; Ancora più importante, riduce al minimo il rumore e l'interazione tra tracce e componenti. Per raggiungere questi obiettivi, il progettista deve comprendere il percorso di conduzione corrente e il flusso del segnale all'interno dell'alimentazione di commutazione. Per realizzare la corretta progettazione del layout dell'alimentatore di commutazione non isolato, devono essere tenuti a mente i seguenti elementi di progettazione.
Pianificazione del layout
Per l'alimentazione DC / DC incorporata su un circuito stampato di grandi dimensioni, al fine di ottenere la migliore regolazione della tensione, la risposta transitoria del carico e l'efficienza del sistema, è necessario rendere l'uscita di potenza vicina al dispositivo di carico e ridurre al minimo l'impedenza di interconnessione e la conduzione sulla traccia PCB. Perdita di pressione. Assicurarsi che ci sia un buon flusso d'aria per limitare lo stress termico; se è possibile utilizzare misure di raffreddamento ad aria forzata, l'alimentazione deve essere vicina alla ventola.
Inoltre, i componenti passivi di grandi dimensioni (come induttori e condensatori elettrolitici) non devono bloccare il flusso d'aria attraverso componenti semiconduttori a bassa superficie, come MOSFET di potenza o controllori PWM. Per evitare che il rumore di commutazione interferisca con i segnali analogici nel sistema, è necessario evitare di posizionare il più possibile linee di segnale sensibili sotto l'alimentatore; Altrimenti, è necessario posizionare uno strato di terra interno tra lo strato di potenza e il piccolo strato di segnale per la schermatura.
La chiave è pianificare la posizione dell'alimentazione elettrica e la domanda di spazio sul bordo nelle prime fasi di progettazione e pianificazione del sistema. A volte i progettisti ignorano questo consiglio e si concentrano sui circuiti più "importanti" o "emozionanti" sulla grande scheda di sistema. La gestione dell'alimentazione è considerata come un ripensamento e l'alimentazione è posizionata sullo spazio extra sul circuito stampato. Questo approccio è molto dannoso per l'alta efficienza e la progettazione affidabile dell'alimentazione elettrica.
Per le schede multistrato, un buon metodo è quello di posizionare uno strato di tensione di ingresso/uscita DC a terra o DC tra lo strato del componente di potenza ad alta corrente e lo strato sensibile di traccia del segnale piccolo. Lo strato di terra o lo strato di tensione CC fornisce una protezione a terra AC piccole tracce di segnale per prevenire interferenze da tracce di potenza ad alto rumore e componenti di alimentazione.
Come regola generale, né il piano di terra né il piano di tensione CC di un PCB multistrato devono essere separati. Se questa separazione è inevitabile, cercare di ridurre il numero e la lunghezza delle tracce su questi strati, e la disposizione delle tracce dovrebbe essere mantenuta nella stessa direzione della corrente alta per ridurre al minimo l'impatto.
Layout della fase di alimentazione
Il circuito di alimentazione di commutazione può essere diviso in due parti: il circuito della fase di alimentazione e il piccolo circuito PCB di controllo del segnale. Il circuito della fase di alimentazione contiene componenti utilizzati per trasmettere grandi correnti. Generalmente, questi componenti dovrebbero essere posizionati prima, e poi i circuiti di controllo a piccolo segnale dovrebbero essere posizionati in punti specifici del layout.
Le tracce ad alta corrente dovrebbero essere corte e larghe per ridurre al minimo l'induttanza PCB, la resistenza e la caduta di tensione. Per quelle tracce con alte correnti di impulso di/dt, questo aspetto è particolarmente importante.
