PCB 뉴스 - 스위치 전원 공급 장치 PCB 보드 설계 고려 사항

전력 반도체 부품의 성능이 향상되고 스위치 전환 기술이 혁신됨에 따라 전력 전자 기술은 이미 각종 전원 설비에 광범위하게 응용되었다.현재 전원을 끄는 제품은 소형화, 고속화, 고밀도화 추세이다.이런 추세는 이미 전자기 호환성 문제를 갈수록 심각하게 만들었다.전압과 전류의 고주파 전환 과정은 대량의 EMI(전자 간섭)를 발생시킨다.이 부분의 간섭을 제한하지 않으면 주변 전기 설비의 정상적인 운행에 심각한 영향을 줄 것이다.따라서 스위치 전원의 PCB 설계는 스위치 전원의 전자기 호환성 문제를 해결하는 중요한 측면입니다.PCB 보드가 전원 스위치 설계에서 불가결하거나 부족한 중요한 부품으로 간주되는 이유는 전원 스위치 전기와 기계 부품의 이중 연결을 담당하기 때문에 전자 장비의 EMI 설계를 낮추는 열쇠입니다.

1 PCB 설계의 전자기 간섭

1.1 전자기 결합 간섭

회로 설계에서 전자기 결합 간섭은 주로 전도 결합과 공통 모드 임피던스 결합을 통해 다른 회로에 영향을 준다.EMC 설계의 관점에서 볼 때, 스위치 전원 회로는 일반 디지털 회로와 달리 상대적으로 뚜렷한 간섭원과 민감한 회로를 가지고 있다.일반적으로 스위치 전원의 간섭원은 주로 전압과 전류 변화율이 비교적 큰 부품과 도선에 집중되어 있는데, 예를 들면 출력장 효과관, 빠른 회복 다이오드, 고주파 변압기 및 연결된 도선이다.민감한 회선은 주로 회로를 제어하고 간섭 측정 장치에 직접 연결된 회선을 가리키는데, 이러한 간섭 결합은 회로의 정상적인 작동과 외부로 전송되는 간섭 수준에 직접적인 영향을 줄 수 있기 때문이다.공통 임피던스 결합은 두 회로의 전류가 하나의 공용 임피던스를 통과할 때 한 회로의 전압이 공용 임피던스에서 형성되는 전압이 다른 회로에 영향을 미치는 것을 말한다.

1.2 직렬 간섭

인쇄회로기판의 막대, 선 및 케이블 간의 간섭은 인쇄회로기판 회로에서 가장 극복하기 어려운 문제 중 하나입니다.여기서 말하는 교란은 더욱 광범위한 의미에서의 교란으로서 소스가 유용한 신호든 소음이든 교란은 모두 도선의 상호용량과 상호감각으로 표시한다.예를 들어, PCB의 밴드선은 제어 및 논리적 레벨을 가지고 있으며, 두 번째 밴드선과 가까운 밴드선은 저레벨 신호를 가지고 있습니다.병렬 경로설정 길이가 10cm를 초과하면 직렬 간섭이 발생할 것으로 예상됩니다.긴 케이블이 여러 개의 직렬 또는 병렬 고속 데이터와 원격 제어 회선을 탑재할 때 직렬 간섭도 주요 문제가 된다.인접한 전선 케이블 사이의 교란은 상호 용량을 통과하는 전장과 상호 감각을 통과하는 자장으로 인해 일어난다.

PCB 밴드의 간섭 문제를 고려할 때, 주요 문제는 전장 (상호 커패시터) 과 자기장 (상호 감지) 결합 중 어느 것이 더 중요한지 확인하는 것이다.결합 모델의 확정은 주로 선로 저항, 주파수 등 요소에 달려 있다.일반적으로 커패시터 결합은 고주파에서 지배적이지만 소스나 수신기 중 하나 또는 두 개가 차폐 케이블을 사용하고 차폐 양쪽 끝을 접지할 경우 자기장 결합이 지배적입니다.또한 저회로 임피던스는 저주파일 때 일반적으로 낮으며 전감 결합이 주요 요인입니다.

1.3 전자기 복사 간섭

방사선 간섭은 공간에서 전자파의 방사선 때문에 도입된 간섭이다.PCB 전자기 복사는 차형 복사와 공통형 복사 두 종류로 나뉜다.대부분의 경우, 스위치 전원에서 발생하는 전도 간섭은 공통 모드 간섭을 위주로 하며, 공통 모드 간섭의 복사 효능은 차형 간섭보다 훨씬 크다.따라서 전원을 끄는 EMC 설계에서는 공통 모드 간섭을 줄이는 것이 무엇보다 중요합니다.

PCB 간섭 억제 단계 2개

2.1 PCB 설계 정보

PCB를 설계할 때는 다음을 포함하여 보드 설계 정보를 알아야 합니다.

(1) 설비 수량, 설비 사이즈와 설비 포장;

(2) 전체 배치, 부품 배치 위치, 고출력 부품의 존재 여부에 대한 요구 및 칩 부품의 열 방출에 대한 특수 요구;

(3) 디지털 칩의 속도, PCB가 저속, 중속, 고속 영역으로 나뉘는지, 그리고 인터페이스 입력과 출력 영역이 무엇인지;

(4) 신호선의 유형, 속도와 전송 방향, 신호선의 임피던스 제어 요구, 버스 속도의 방향과 구동 상황, 핵심 신호와 보호 조치;

(5) 전원 유형, 접지 유형, 전원 및 접지의 노이즈 허용 요구 사항, 전원 및 지면의 설정 및 구분;

(6) 클럭 라인의 유형과 속도, 클럭 라인의 소스와 목적지, 클럭 지연 요구 사항 및 최대 경로설정 요구 사항.

2.2 PCB 계층화

먼저, 이 기능을 구현하는 데 필요한 케이블 레이어 및 전원 레이어의 개수를 비용 범위 내에서 수용할 수 있습니다.회로 기판의 계층 수는 상세한 기능 요구사항, 내섭도, 신호 범주의 분리, 부품 밀도와 버스 배선 등의 요소에 의해 결정된다.현재 회로기판은 이미 단층, 이중층, 4층판에서 점차 다층으로 발전하였다.다층 인쇄판의 설계는 전자기 호환 표준을 실현하는 주요 조치이다.요구 사항:

(1) 단독의 전원층과 접지층의 분포는 고유의 공모간섭을 잘 억제하고 점원저항을 낮출수 있다.

(2) 전원 평면과 접지 평면은 가능한 한 서로 가깝고 접지 평면은 일반적으로 전원 평면 위에 있습니다.

(3) 디지털 회로와 아날로그 회로를 서로 다른 층에 배치하는 것이 좋다;

(4) 경로설정층의 선택지는 전체 금속평면과 린접한다.

(5) 시계 회로와 고주파 회로는 간섭의 주요 원천이므로 각각 처리해야 한다.

2.3 PCB 레이아웃

인쇄 회로 기판 EMC 설계의 핵심은 회로 기판의 성능과 직결되는 레이아웃과 케이블 연결입니다.현재 EDA는 회로 기판 레이아웃을 자동화하는 정도가 매우 낮기 때문에 많은 수의 수동 레이아웃이 필요하다.레이아웃하기 전에 가능한 한 낮은 비용으로 기능을 충족하는 PCB 크기를 결정해야 합니다.PCB 크기가 너무 크고 레이아웃 중에 부품이 분산되어 있으면 전송선이 길어질 수 있으며, 이는 임피던스를 증가시키고 노이즈 저항력을 낮추며 비용을 증가시킬 수 있습니다.만약 부품이 집중적인 방식으로 배치된다면 열을 잘 방출하지 못하고 린접해있는 흔적선에 쉽게 결합직렬교란이 발생할수 있다.따라서 회로 기능 단위에 따라 배치해야 하며 전자기 호환성, 발열, 인터페이스 등을 고려해야 한다.전체 레이아웃은 다음 지침을 따라야 합니다.

(1) 회로 신호의 흐름에 따라 각 기능 회로 단위를 배열하여 신호의 흐름이 일치하도록 한다;

(2) 각 기능 회로 유닛의 핵심 부품을 중심으로 다른 부품이 그 주위를 배치한다;

(3) 고주파 PCB 컴포넌트 간의 케이블 연결을 최소화하고 분포 매개변수를 최소화합니다.

(4) 간섭을 받기 쉬운 부품 사이에 너무 가까워서는 안 되며, 입력과 출력 부품은 멀리해야 한다.

(5) 전원 코드, 고주파 신호 및 일반 케이블 간의 상호 결합을 방지합니다.