PCB技術 - スイッチング電源設計におけるPCB電磁干渉を避ける方法

任意のスイッチング電源設計で, の物理的なデザイン PCBボード が最後のリンク. デザイン方法が不適切であるならば, the PCB は、あまりに多くの電磁干渉を放射して、電源が不安定に働く原因になります. The following are the matters needing attention in each step analyze:

1. 構成要素パラメータを回路図から確立する PCB設計 flow -> input principle netlist -> design parameter settings -> manual layout -> manual wiring -> verify design -> review -> CAM output.

隣接するワイヤ間の距離を設定するパラメータは、電気的安全要件を満たすことができなければならず、操作や生産を容易にするためには、距離はできるだけ広くなければならない。最小間隔は、許容される電圧に少なくとも適していなければならない。配線密度が低い場合は、信号線間隔を適切に増加させることができる。高いレベルと低いレベルの間に大きなギャップを持つ信号線に対しては、間隔はできるだけ短くし、間隔を大きくする必要がある。通常、トレース間隔を8 milに設定します。パッドの内側孔の端部とプリント基板の縁部との間の距離は1 mmより大きくなければならず、処理中にパッドの欠陥を回避することができる。パッドに接続されたトレースが薄い場合、パッドとトレースとの間の接続は、ドロップ形状に設計されるべきである。この利点は、パッドが剥離し易くないことであり、トレース及びパッドは容易に切断されないことである。

三番目, コンポーネントのレイアウトの練習は、回路図の設計が正しいとしても プリント回路基板 適切に設計されていない, 電子機器の信頼性に悪影響を及ぼす. 例えば, プリント板の2つの細い平行線が一緒にあるならば, 信号波形は遅延され、伝送線の端子に反射ノイズが形成される. 演奏が落ちる, だから、デザイン プリント回路基板, 正しい方法を採用することに注意を払うべきだ.

各スイッチング電源は4つの電流ループを有する

電源スイッチの交流回路

出力整流回路

入力信号源電流ループ

（4）出力負荷電流ループの入力ループは、入力キャパシタをほぼDC電流で充電する。フィルタコンデンサは主に広帯域エネルギー貯蔵の役割を果たす同様に、出力フィルタコンデンサはまた、出力整流器から高周波エネルギーを貯蔵するために使用される。同時に、出力負荷ループのDCエネルギーは除去される。したがって、入出力フィルタキャパシタの端子は非常に重要である。入力および出力電流回路は、それぞれフィルタコンデンサの端子からの電源に接続されるべきである入出力回路と電源スイッチ／整流器回路との間の接続をキャパシタに接続することができない場合、端子は直接接続され、ACエネルギーは入力または出力フィルタコンデンサによって環境に放射される。整流器のパワースイッチとAC回路の交流回路は、高振幅の台形電流を含んでいる。これらの電流の高調波成分は非常に高い。周波数は、スイッチの基本周波数よりもはるかに大きい。ピーク振幅は連続入出力直流電流の5倍の振幅となる。遷移時間は通常50 ns程度である。

（4）スイッチング電源の配線は高周波信号を含んでいる。PCB上の任意の印刷ラインは、アンテナとして機能することができます。プリントラインの長さおよび幅はそのインピーダンスおよびインダクタンスに影響し、それによって周波数応答に影響を及ぼす。DC信号を通過するプリントラインであっても、隣接するプリントラインからの無線周波数信号と結合し、回路の問題を引き起こし（そして、干渉信号を再び放射する）ことができる。したがって、AC電流を通過する全ての印刷ラインは、できるだけ短くて広いように設計されなければならない。そして、それは印刷ラインおよび他の電源ラインに接続している全てのコンポーネントが非常に近くに置かれなければならないことを意味する。プリントラインの長さはそのインダクタンスおよびインピーダンスに比例し、幅はプリントラインのインダクタンスおよびインピーダンスに反比例する。長さは、印刷ラインの応答の波長を反映する。長さが長いほど、プリントラインが電磁波を送受信する周波数が低くなり、無線周波数のエネルギーを放射することができる。プリント基板電流の大きさに応じて、電力線の幅を大きくしてループ抵抗を小さくしようとする。同時に、電源線と接地線の方向を電流方向と一致させ、アンチノイズ能力を高めることができる。接地はスイッチング電源の4つの電流ループの最下段の枝である。回路の共通の基準点として重要な役割を果たし，干渉を制御する重要な方法である。このため、レイアウト時に接地線の配置を注意深く考慮する必要がある。様々な接地を混合することで不安定な電源供給を引き起こす。接地線設計には以下の点が注目される。

1点を正しく選択します。一般に、フィルタコンデンサの共通端は、他の接地点のための唯一の接続点であり、高電流交流グラウンドに結合する。このレベルの接地点に接続する必要があります。主な考慮点は、回路の各部のグランドに戻る電流が変化することである。実際の流路のインピーダンスは、回路の各部の接地電位の変化を引き起こし、干渉を導入する。このスイッチング電源では、その配線と素子間のインダクタンスはほとんど影響を与えず、接地回路で形成される循環電流は干渉に大きく影響する。接地ピンに接続され、出力整流器電流ループのいくつかの構成要素の接地線も対応するフィルタコンデンサの接地ピンに接続されているので、電源はより安定して動作しやすく、自己励起が容易ではない。つのポイントが利用できないとき、接地接続2つのダイオードまたは小さな抵抗器を共有してください、実際、それは銅箔の比較的に集中した部分に接続されることができます。

2 .接地線をできるだけ厚くする。接地線が非常に薄い場合には、電流の変化に伴って接地電位が変化し、電子機器のタイミング信号レベルが不安定となり、耐ノイズ性が劣化する。したがって、各大電流グランド端子は、プリントラインをできるだけ短くかつ広い範囲で使用し、電力線及び接地線の幅をできるだけ広くすることを保証する。接地線が電力線よりも広いことが最も好ましい。それらの関係は、接地線＞電源線＞信号線である。可能であれば、接地線幅は3 mmより大きくなければならず、大きな面積の銅層も接地線として使用することができる。プリント配線板の未使用箇所を接地線として接続する。

（3）このスイッチング電源は、低電圧DC−DC入力である。出力電圧を変圧器の一次側にフィードバックするために、両側の回路は共通の参照グラウンドを有する必要があるので、両側の接地線に銅を敷設した後、共通の接地を形成するために互いに接続されなければならない。

（5）配線設計が終了した後、設計者が設定したルールに従って配線設計が成立しているかを注意深くチェックする必要がある。同時に、設定されたルールがプリント基板製造工程の要件を満たすか否かを確認する必要がある。一般に、ワイヤ、ワイヤ、ワイヤ及び部品の溶接を、ディスク、ワイヤ、スルーホール、部品パッド及びスルーホールとの間の距離、及びスルーホールとスルーホールとの間の距離が妥当であるか、及び生産要件を満たしているか否かをチェックする。電力線と接地線の幅が適切であるかどうか、PCBの接地線を広げる場所があるかどうか。注意:いくつかのエラーは無視できます。例えば、いくつかのコネクタのアウトラインの一部は、ボード・フレームの外に置かれて、間隔をチェックするときに、エラーがある加えて、配線およびビアが変更されるたびに、銅は再メッキされなければならない。

6. レビューによるとPCB チェックリスト, コンテンツは、デザインルールが含まれて, レイヤー定義, 線幅, 間隔, パッド, 設定経由. また、デバイスレイアウトの合理性の見直しに焦点を当てる必要があります, 電力と地上ネットワークのルーティング, 高速でクロックネットワークのルーティングと遮蔽, デカップリングコンデンサの配置と接続, etc.