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電子設計

電子設計 - ポータブルシステムスイッチング電源設計

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電子設計 - ポータブルシステムスイッチング電源設計

ポータブルシステムスイッチング電源設計

2021-10-27
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Author:Downs

1. 正しいスイッチング電源 PCB設計 technology is an important step in the development of portable devices

現在のスイッチング電源開発において、設計者は、PCB市場で購入しやすいAC/DCアダプタを選択し、システムの回路基板上に複数の直流電源を直接設置する。しかし、スイッチング電源は電磁波を発生し、電子製品の正常な動作に影響を与えるので、正しい電源PCB設計技術が非常に重要になる。

多くの場合, 紙に完全に設計された電源は、初期のコミッショニング中に適切に動作しない. 理由は、多くの問題がある PCB設計 電源の. 例えば, コンシューマエレクトロニクスデバイス上の降圧スイッチング電源の概略図, 設計者は、この回路図の制御信号回路の構成要素から、電力回路の構成要素を区別することができるべきである. デザイナーがデジタル回路のコンポーネントとしてこの電源の全てのコンポーネントを扱うならば, その問題はまじめな話だ. スイッチング電源 PCB設計 デジタル回路とは全く違う PCB設計. デジタル回路レイアウト, 多くのデジタルチップを自動的に配置することができます PCBソフトウェア また、チップ間の接続線は自動的に接続することができます PCBソフトウェア. 自動入力によるスイッチング電源のタイプは間違いなく正常に動作しません. したがって, 設計者は正しいスイッチング電源を習得し理解する必要がある PCB設計 技術規則, もちろん, また、すべてのレベルでスイッチング電源の技術的な状態を明確に理解する必要がある.

PCBボード

第二に、スイッチング電源PCB設計の技術規則

2.1セラミックコンデンサのキャパシタンスは、あまり大きくはならず、その寄生直列インダクタンスを最小にするべきである。並列の複数のコンデンサは、キャパシタの高周波インピーダンス特性を改善することができる。これはなぜですか。これは、キャパシタの高周波フィルタ特性のためである。

この式は、コンデンサピン(D)間の距離を減少させ、断面積(a)を増加させることによって、キャパシタ自体のキャパシタンスを増加させる

この式は、コンデンサピン(D)間の距離を減少させ、断面積(a)を増加させることによって、キャパシタ自体の容量を増加させる。

コンデンサは通常2つの寄生パラメータを持つ:等価直列抵抗(ESR)と等価直列インダクタンス(ESL)。

コンデンサの共振周波数(FO)は、それ自身のキャパシタンス(C)と等価直列インダクタンス(LESL)から得ることができる。

コンデンサの共振周波数(FO)は、それ自身のキャパシタンス(C)および等価直列インダクタンス(LESL)から得ることができる

コンデンサの動作周波数がfo未満であるとき、キャパシタンスインピーダンスZcは周波数の増加と共に減少するコンデンサの動作周波数がfoより高い場合、キャパシタンスインピーダンスZcはインダクタインピーダンスのようになり、周波数の増加に伴って増加する周波数がfoに近いとき、コンデンサが働くとき、コンデンサのインピーダンスはその等価直列抵抗(ResRR)に等しい。

電解コンデンサは一般に大きな静電容量と大きな等価直列インダクタンスを有する。その低い共振周波数のため、それは低周波フィルタリングのために使用することができるだけである。タンタルコンデンサは一般に大きな静電容量と等価直列インダクタンスを有するので、その共振周波数は電解コンデンサのそれより高くなり、中および高周波フィルタリングで使用することができる。セラミックコンデンサのキャパシタンスと等価直列インダクタンスは、一般に非常に小さいので、その共振周波数は、電解コンデンサおよびタンタルコンデンサのそれよりもはるかに高いので、高周波フィルタおよびバイパス回路で使用することができる。小容量セラミックコンデンサの共振周波数は大容量セラミックコンデンサの共振周波数より高くなるので、バイパスコンデンサの選択時には高容量のセラミックコンデンサを選択することができない。キャパシタの高周波特性を向上させるためには、特性の異なる複数のコンデンサを並列に使用することができる。

インダクタの動作周波数がfo未満であるとき、インダクタのインピーダンスは周波数の増加と共に増加するインダクタの動作周波数がfoよりも高い場合、インダクタのインピーダンスは周波数の増加と共に減少するインダクタの動作周波数がfoに近い場合、インダクタインピーダンスは等価並列抵抗(REPR)に等しい。

スイッチング電源の応用では,インダクタの等価並列キャパシタンス(cp)をできるだけ小さくする必要がある。同時に、同じインダクタンスのインダクタンスが異なるコイル構造に起因する異なる等価並列キャパシタンス値(CP)を生成することに留意されたい。

同じインダクタンスを有する2つのインダクタの等価並列容量値は、実際には10倍異なることが分かる。高周波フィルタリングにおいて、インダクタの等価並列キャパシタンスが大きすぎる場合、高周波ノイズは、その並列キャパシタンスを通じて負荷に直接流れる。このようなインダクタンスも高周波フィルタ機能を失う。

2.3地面上の任意の電源や信号のトレースを配置しないでください。

電磁界理論における鏡面の概念は,設計者がスイッチング電源のpcb設計思想をマスターするのに大いに役立つ。地面に直流電流が流れるときのシナリオこのとき、グランド上のリターン直流はグランドを横切って非常に均一に分布する。高周波交流が同じ形成の上を流れるときのシナリオこのとき、グランドプレーンの戻りAC電流はグランドプレーンの真ん中にしか流れず、グランドプレーンの両側には電流が全く流れない。

2.4高周波交流ループの面積を最小にする必要がある。

スイッチングにはパワーデバイスからなる多くの高周波交流ループが存在する 電源PCB. これらのループがうまく扱われないなら, それは、電源の正常な操作に大きな影響を及ぼすでしょう. 高周波交流ループにより発生する電磁ノイズを低減するために, ループの面積は非常に小さい. 高周波交流ループの面積Acが大きい場合, ループの内側と外側に大きな電磁妨害が生じる. 同じ高周波交流電流, ループ領域が非常に小さいように設計されるとき, ループの内部および外部の電磁界は互いに相殺する, そして、回路全体が非常に静かになる.