PCB Tecnico - Posizionamento dell'induttore sul PCB di alimentazione

I regolatori di commutazione utilizzati per la conversione di tensione utilizzano induttori per immagazzinare temporaneamente l'energia. Questi induttori sono solitamente di dimensioni molto grandi e devono essere posizionati nel layout del circuito stampato (PCB) del regolatore di commutazione. Questo compito non è difficile, perché la corrente attraverso l'induttore può cambiare, ma non istantaneamente. I cambiamenti possono essere solo continui, di solito relativamente lenti.

Il regolatore di commutazione commuta la corrente avanti e indietro tra due percorsi diversi. Questa commutazione è molto veloce e la velocità di commutazione specifica dipende dalla durata del bordo di commutazione. La traccia attraverso la quale scorre la corrente di commutazione è chiamata ciclo termico o percorso di corrente CA, che conduce la corrente in uno stato di commutazione e non conduce la corrente in un altro stato di commutazione.

Nel layout PCB, l'area del ciclo termico dovrebbe essere piccola e il percorso dovrebbe essere breve per ridurre al minimo l'induttanza parassitaria in queste tracce. L'induttanza della traccia parassita può produrre inutili offset di tensione e causare interferenze elettromagnetiche (EMI).

Non instradare tracce di controllo sensibili sotto l'induttore (né sulla superficie o sotto il PCB), nello strato interno o sul retro del PCB. Colpita dal flusso di corrente, la bobina genera un campo magnetico, che influenzerà i segnali deboli nel percorso del segnale di conseguenza. In un regolatore di commutazione, un percorso critico del segnale è il percorso di feedback, che collega la tensione di uscita al regolatore di commutazione IC o al divisore della resistenza.

Va anche notato che la bobina effettiva ha sia un effetto capacitivo che un effetto induttivo. Il primo avvolgimento della bobina è collegato direttamente al nodo di commutazione del regolatore di commutazione step-down, come mostrato nella Figura 1. Di conseguenza, il cambiamento di tensione nella bobina è forte e rapido come la tensione al nodo dell'interruttore. Poiché il tempo di commutazione nel circuito è molto breve e la tensione in ingresso è alta, notevoli effetti di accoppiamento si verificheranno su altri percorsi sul PCB. Pertanto, le tracce sensibili devono essere tenute lontane dalla bobina.

Alcuni progettisti di circuiti non vogliono nemmeno strati di rame nel PCB sotto la bobina. Ad esempio, forniscono tagli sotto l'induttore, anche nello strato del piano di terra. L'obiettivo è prevenire la formazione di correnti parassite sul piano di terra sotto la bobina a causa del campo magnetico della bobina. Non c'è nulla di sbagliato in questo metodo, ma ci sono anche argomenti che il piano di terra dovrebbe essere coerente e non dovrebbe essere interrotto:

Il piano di terra utilizzato per la schermatura funziona meglio quando non viene interrotto.

Più rame sul PCB, migliore è la dissipazione del calore.

Anche se si generano correnti vorticose, queste correnti possono fluire solo localmente, il che causerà solo piccole perdite e difficilmente influenzerà la funzione del piano di terra.

Pertanto, è convenuto che lo strato del piano di terra, anche al di sotto della bobina, dovrebbe mantenere una visione completa.

In breve, si può concludere che, sebbene la bobina del regolatore di commutazione non faccia parte del ciclo termico critico, è saggio non instradare tracce di controllo sensibili sotto o vicino alla bobina. Vari piani sul circuito stampato, ad esempio il piano di terra o il piano VDD (tensione di alimentazione), possono essere costruiti continuamente senza la necessità di tagli.