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PCBニュース - いくつかのSMPS PCBレイアウトのヒントとノイズと熱の問題

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PCBニュース - いくつかのSMPS PCBレイアウトのヒントとノイズと熱の問題

いくつかのSMPS PCBレイアウトのヒントとノイズと熱の問題

2021-11-03
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Author:Kavie

AC−DC変換またはDC−DC変換を行うかどうかは、スイッチング電源装置のレイアウトは高電圧設計において一般的であり、慎重に構築されなければならない。このシステムは非常に一般的であるが,スイッチング中の電圧と電流の急激な変化により,emi放射が起こりやすい。つの領域の小さな変化が診断するのが難しいEMI問題をつくることができるので、デザイナーは新しいシステムに既存のデザインを適用することができません。

適切に PCBレイアウト 選択と配線, ノイズは、SMPS出力の主要な問題になることを防ぐことができます. 異なる形状因子を有するICとして低電圧コンバータを購入することができる, しかし、高電圧変換器は専用ボード上の個別部品から製造する必要がある. 重要なSMPSは、ここにありますPCBレイアウト あなたがシステムを冷静にして、雑音問題を防ぐのを援助するヒント.

SMPS PCBレイアウトにおけるノイズ・熱問題

解決策はありません:どんなSMPSも、トランジスタドライバのスイッチング動作のために中程度の高周波ノイズを生成します。事実上、あなたは低周波数リップル(すなわち、AC DC変換の間の全波整流器から生成される)を高周波スイッチング雑音に変換しています。この変換は、より安定したDC出力を生成するが、2つの重要なノイズ源である

スイッチング素子からの直接スイッチング雑音

システムのどこかほかのトランジェント雑音。

雑音は、伝導ノイズと放射ノイズの形でSMPSユニットの出力に現れます。各問題の原因は診断が困難であるが,2種類のノイズを容易に識別できる。smpspcbレイアウトの他の設計課題は基板上で発生する熱である。これは右のPWM周波数、デューティサイクル、および立ち上がり時間を選択することによって影響を受けることができますが、あなたはまだボード上の適切な熱管理戦略を使用する必要があります。これらの2つの課題を念頭に置いて、SMPSPCBのレイアウトに注意する詳細のいくつかを見てみましょう。

熱管理

理想的には、SMPSはゼロパワーを放散させます。あなたのスイッチングトランジスタ(およびAC - DC変換のための入力変圧器)は、大部分の熱を放散させます。スイッチング電源トポロジーにおいて効率が90 %に達するとしても、パワーMOSFETはスイッチング中に多くの熱を放出することができる。ここでの一般的な実施は、ラジエータをキースイッチアセンブリに配置することである。新しいEMIを防ぐために、地面形成に彼らを再接続してください。

高電圧/高電流電源では、これらの放射器はかなり大きい。あなたは、システムの放熱能力を強化するために、シャシーにファンをインストールすることができます。また、新しいEMIの問題を防ぐためにファンに電力を供給するための良いプラクティスに従ってください。

いくつかのsmpspcbレイアウトのヒント

あなたのスタック

あなたのレイアウトはある程度まで熱管理に役立つでしょうが、これはEMI感度のより大きい決定因子です。一般に、入出力回路にEMIフィルタを用いることにより、ノイズを処理する。高速/高周波システムの多くのEMI問題と同様に、あなたのスタックは放射EMIに対する抵抗の主要な決定因子であるでしょう。

SMPS操作の相関周波数範囲は?10 kHzまで?1 MHzのため、放射EMIは誘導ノイズを感知する。したがって、すべてのパワーコンポーネントで直接接地層の下に接地層を配置します。これにより、表面回路の低インダクタンスが確保される。出力に伝搬されるいかなる誘導されたノイズ信号も、出力でフィルタリングすることによって、通常排除される。

過渡的リンギング

過渡現象は、あなたのラミネーション、配線、ホールの存在、および過剰のデカップリング/インピーダンスに関連しているので、解決するのが難しい問題である。高速設計の場合と同様に、トランジションの間に強く放射される特定のタイプのアンテナ構造を形成するので、スイッチ信号を接地ギャップに運ぶどんな銅も経路をとらないでください。これらの過渡現象は高周波数(10〜100 MHzの範囲)である傾向がある。

過渡リンギングの問題はインピーダンス管理問題である。高いインピーダンスは強い電圧リップルをもたらす。部品は、基板のPDN内のインピーダンスを低減するために、正しいパッドパターンで配置される。