PCB 뉴스 - DC-DC 전원 공급 장치 PCB 레이아웃

DC-DC 스위치 전원 공급 장치의 성능은 PCB 보드의 레이아웃과 밀접한 관련이 있습니다.스위치 DC-DC에서는 빠른 스위치, 전원 공급 전류 및 발열을 고려하여 불합리한 레이아웃과 케이블 연결이 전원 성능에 큰 영향을 미치고 심각한 노이즈 소스를 형성합니다.

레이아웃: 스위치 전압기의 레이아웃에서 AC 경로의 레이아웃은 매우 중요하며 직류 경로는 부차적인 고려 사항으로 사용할 수 있지만 피드백 신호 경로는 전체 DC-DC 전원의 유일한 핵심 신호입니다.우리는 모두 PCB의 흔적선이 약 20nH/인치의 전기 감각을 가지고 있다는 것을 알고 있다.전류가 흔적선을 통과하는 한 감지 전압이 발생하지만 전압 값은 전류의 크기가 아니라 전류 변화율, V = L * (dI/dt)에 따라 달라집니다.따라서 AC 경로는 PCB 설계에서 매우 중요하며 특히 고속 스위치 튜브를 사용하는 DC-DC 집적 회로의 경우 dI/dt가 매우 높습니다.NS (National Semiconductor) 는 대략적인 숫자를 제공합니다."전형적인 강압 변환기의 경우 AC 부분의 전류 변화는 꺼지는 동안 부하 전류의 1.2배이고 부하는 연결되는 동안 부하의 0.8배입니다.여기서 AC 경로의 궤적은 가능한 한 짧아야 하며 GND 핀의 궤적을 포함해야 합니다.스위치 튜브는 GND 핀을 통과하는 전류를 새로 고칩니다.전류가 매우 가파르게 변할 것이다.이것은 입력 콘덴서와 바이패스 콘덴서가 가능한 한 IC, 특히 강압 IC에 접근해야한다는 것을 의미합니다.IC 주위의 공간은 제한되어 있으며 입력 콘덴서와 바이패스 콘덴서가 IC에 동시에 접근할 수 없습니다. 특히 입력 콘덴서가 상대적으로 큽니다.먼저, IC로 입력되는 전압을 가능한 한 안정시키고 전압 변동을 줄이기 위해 입력 콘덴서의 역할을 이해합니다.사실, 큰 입력 콘덴서는 보드의 총 전원으로 간주 될 수 있다고 말할 수 있습니다.동시에 입력 콘덴서의 동등한 직렬 저항 (ESR) 과 동등한 직렬 감지 (ESL) 가 매우 높을 수 있으며, 이는 IC의 입력 전원 핀에 고주파 입력 전압 문파를 일으킬 수 있다.따라서 입력 콘덴서는 IC에서 약 1 인치 이내에 배치 될 수 있습니다.바이패스 콘덴서는 가능한 한 IC의 입력 전원 핀에 접근해야 합니다.짧은 핀이나 핀이 없는 바이패스 손전등의 경우 일반적으로 0.1uF 또는 0.47uF의 세라믹 콘덴서를 사용하여 고주파 텍스처를 필터링하는 데 더 효과적입니다.짧은 핀 또는 없는 핀은 커패시터의 ESL(기생 감지)을 낮춥니다.아울러 일반적으로 사용되는 포장은 1206, X7R형이다.작은 패키징 크기를 사용하는 경우 커패시터의 ESL 및 ESR이 증가합니다.일반적으로 이 바이패스 커패시터는 IC의 전원 핀에 위치해야 합니다.DC-DC 스위치 전원의 경우 고정 다이오드가 있으며 배치 위치도 중요합니다.고정 다이오드의 한쪽 끝이 IC의 SW 핀에 연결되어 있기 때문에 이 핀의 신호는 직사각형 파입니다.궤적이 너무 길면 감전감이 노이즈를 쉽게 선택할 수 있으며 노이즈 피크를 형성하기 위해 SW 신호에 추가됩니다.비트 다이오드 레이아웃의 기본점은 IC에 가깝게 하고 짧고 넓은 흔적선을 이용해 IC의 SW 핀과 GND 핀을 직접 연결하는 것이다.입력 바이패스 콘덴서와 고정 다이오드를 배치할 위치를 결정한 후 다른 장치를 배치하기 시작합니다.입력 바이패스 콘덴서와 플랭크 다이오드를 연결하는 이력은 가능한 한 짧고 넓어야 하며 IC에 연결되는 경로에는 구멍이 없어야 합니다.SMT PCB 보드의 경우 IC와 같은 레이어에 있어야 합니다.여기에는 구멍이 뚫리지 않았다.이는 VIA가 IC, 입력 바이패스 콘덴서, 고정 다이오드 사이의 흔적선에 사용되어서는 안 된다는 것을 의미할 뿐이다.바이패스 콘덴서와 플랭크 다이오드의 PAD는 연결된 흔적선 대신 VIA에 연결됩니다.

경로설정: 구리 주입을 잘못 사용하는 경우가 많습니다.GND 평면이나 VCC 평면의 구리 주입에는 문제가 없습니다.그것은 전류 회로 임피던스를 낮추고 간섭을 줄이기 위해 핵심 신호의 참조가 될 수 있습니다.그러나 방금 배치에서 언급한 플립 다이오드 경로설정의 경우 짧고 넓어야 하지만 가능한 한 넓어서는 안 된다.흔적이 짧아서 이해하기 쉽다.누구나 이렇게 함으로써"20nH/인치"의 경험법칙은 흔적선의 전기감각이 길이와 정비례한다는것을 의식하게 된다.하지만 흔적선 감전감은 폭과 반비례하지 않나요?일반적으로 많은 사람들이 직관적으로 그렇게 생각합니다. Trace 센싱 공식: L=2l*[ln(2l/w)-0.5+0.2235*(w/L)]에 따르면 센싱 값과 흔적선 폭은 비선형입니다.기생전감의 영향을 줄이기 위해서는 흔적선을 넓히는 것이 마지막 수단이어야 한다.첫 번째 단계는 궤적의 길이를 줄이는 것입니다.특히, 고정 다이오드는 SW 핀에 연결됩니다.전압 자체가 스위치 파형이기 때문에 Trace 대신 너무 넓은 구리 용접을 사용하면 안테나로 간주되고 EMI 문제가 도입됩니다.스위치 노드의 경우 주변 동박의 크기를 실제 요구 사항의 최소 범위로 제어하는 것이 가장 좋습니다.전원 코드 대신 동선을 사용하는 것은 레이아웃에서 매우 일반적인 현상입니다.부설된 구리 노면이 클수록 적재할 수 있는 전류가 더 크다고 믿는다.사실 구리의 횡단면적(너비 * 두께)이 클수록 단위 길이의 흔적선 저항은 작아지고 발열도 작아진다.전류 처리 능력은 본질적으로 Trace의 온도 상승 문제입니다.우리는 정량계산을 사용하여 Trace의 전원부분의 크기를 확정해야지 지나치게 구리를 부설해서는 안된다.일반적으로 온도가 30 ° C에서 40 ° C로 상승하는 것은 허용되며, 주변 가열 장비의 영향도 받을 수 있으며 에폭시 수지판의 정격 온도 (FR4는 120 ° C 이하로 유지해야 함) 를 초과해서는 안 된다.경험칙: 중간 온도 상승(30°C 미만)과 전류가 5A 미만인 경우. 1oz 구리의 경우 폭이 최소 12mil인 동박을 1A 전류에 사용한다. 2oz 구리의 경우 최소 7mil인 동박을 1B 전류 GND 평면에 사용한다. 가능한 한 접지 평면을 완전하게 유지하고 접지 평면에 분열하거나 배선하지 않는다.하지만 듀얼 패널로는 이를 구현하기 어렵다.다중 레이어 PCB 보드는 이 원칙을 준수해야 합니다.그러나 때때로 디지털 접지, 아날로그 접지 또는 고저압 접지 평면을 구분해야 할 때 접지 평면을 구분해야 하지만, 결국 전기 연결과 일관성을 유지하기 위해 자기 구슬 또는 0 옴 저항기를 통해 두 개의 개별 접지 평면을 연결해야 한다.완전한 접지 평면은 신호의 참조 및 반환 경로이므로 PCB 보드의 간섭 및 임피던스 제어에 매우 중요합니다.DC-DC 스위치 전원 공급 장치의 피드백 회로는 신호선의 유일한 핵심 신호입니다.해결할 수 있는 두 가지 방법이 있습니다: 1.가능한 한 짧은 피드백 궤적을 사용하여 선택 노이즈를 최소화합니다.2. 센서나 다이오드와 같은 소음원을 멀리한다.때로는 노이즈 소스를 피하기 위해 Trace도 더 길게 갈 필요가 있습니다.