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PCB 뉴스

- 저전자기 간섭 전력 모듈 PCB 레이아웃 설계 방안

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PCB 뉴스 - 저전자기 간섭 전력 모듈 PCB 레이아웃 설계 방안

저전자기 간섭 전력 모듈 PCB 레이아웃 설계 방안

2021-10-17
View:389
Author:Kavie

전원 설계에서 일반 직류-직류 스위치 변환기의 설계에서도 특히 고출력 전원 설계에서 일련의 문제가 발생할 수 있습니다.기능 고려 외에도 엔지니어는 비용 목표, 열 성능 및 공간 제한을 충족하기 위해 PCB 설계의 안정성을 확보해야 하며, 물론 설계의 진도도 있어야 한다.또한 전원 공급 장치에서 발생하는 전자기 간섭(EMI)은 제품 사양 및 시스템 성능을 고려하여 충분히 낮아야 합니다.그러나 전원 공급 장치의 전자기 간섭 수준은 설계에서 가장 정확하게 예측하기 어려운 항목입니다.어떤 사람들은 심지어 이것이 전혀 불가능하다고 생각한다. 디자이너가 할 수 있는 일은 디자인에서 충분히 고려하는 것이다. 특히 배치에서 더욱 그렇다.

인쇄회로기판

이 문서에서 다루는 원리는 광범위한 전원 설계에 적용되지만 DC-DC 동글에만 초점을 맞춥니다.그 응용 범위가 광범위하기 때문에, 거의 모든 하드웨어 엔지니어들은 그와 관련된 작업을 접하게 될 것이며, 아마도 언제 전력 변환기를 설계해야 할 것이다.이 글에서 우리는 저전자기교란설계와 관련된 두가지 흔히 볼수 있는 절충방안을 고려하게 된다.열 성능, 전자기 간섭 및 PCB 레이아웃 및 전자기 간섭과 관련된 솔루션의 크기이 문서에서는 그림 1과 같이 간단한 강압 변환기를 예로 사용합니다.

그림 1.일반 강압 변환기


pcb 설계

주파수 영역에서의 복사와 전도 전자기 간섭을 측정하기 위해, 이것은 알려진 파형의 부립엽 급수 전개이다.본고는 주로 방사선 전자기 간섭의 성능을 연구한다.동기식 강압 변환기에서 전자기 간섭을 일으키는 주요 스위치 파형은 Q1 및 Q2에 의해 생성됩니다. 즉, 각 FET는 각각의 통과 주기 동안 누극에서 원극까지의 전류 di/dt입니다.그림 2에 표시된 전류 파형 (Q와 Q2on) 은 매우 규칙적인 사다리꼴이 아니지만, 도체 전류의 전환이 상대적으로 느리기 때문에 우리는 더 큰 조작 자유도를 가지고 있다.따라서 헨리 오트 (Henry Ott) 의 고전 저서'소음 감소 기술의 전자 시스템 공식 1'을 적용할 수 있습니다. 우리는 유사한 파형에 대해 상승과 하강 시간이 고조파 진폭이나 부립엽 계수 (in) 에 직접적인 영향을 미친다는 것을 발견했습니다.

그림 2:Q1 및 Q2의 파형

In=2IdIn(nÍd)/nÍd*Sin(nËtr/T)/nëtr/T(1)

여기서 n은 고조파 계수, T는 주기, I는 파형의 피크 전류 강도, d는 점유비, tr는 tr 또는 tf의 최소값이다.

실제 응용에서는 홀수와 짝수 고조파 발사가 동시에 발생할 가능성이 높다.만약 기차공파만 발생한다면 파형의 점공비는 반드시 50% 까지 정확해야 한다.실천 중에 이러한 점공비 정밀도는 매우 적다.

고조파 시퀀스의 전자기 간섭 폭은 Q1과 Q2의 인터럽트의 영향을 받는다.누극-원극 전압 VDS의 상승 시간 tr 및 하강 시간 tf 또는 Q1 및 Q2를 흐르는 전류의 상승률 di/dt를 측정 할 때 명확하게 볼 수 있습니다.이것은 또한 Q1 또는 Q2의 스위치 속도를 줄여 전자기 간섭 수준을 낮출 수 있다는 것을 의미합니다.사실은 이렇다.전환 시간 연장은 f=1/Ítr보다 높은 주파수의 고조파에 큰 영향을 미칩니다.그러나 이때 발열량을 늘리고 손실을 줄이는 데 타협해야 한다.그럼에도 불구하고 이러한 매개변수를 제어하는 좋은 방법은 전자기 간섭과 열 성능 사이의 균형을 유지하는 데 도움이됩니다.구체적으로, 작은 저항 (일반적으로 5 섬 미만) 을 추가하여 구현 할 수 있습니다.이 저항기는 Q1 및 Q2의 그리드와 직렬하여 tr 및 tf를 제어할 수 있습니다. 또한 전환 시간 tr 또는 tf를 독립적으로 제어하기 위해 "꺼진 다이오드"를 그리드 저항기와 직렬할 수도 있습니다(그림 3 참조).이것은 실제로 가장 경험이 많은 전원 설계자라도 이 방법을 사용할 수 있는 반복 과정이다.우리의 최종 목표는 트랜지스터의 통과 및 마감 속도를 낮추어 전자기 간섭을 수용 가능한 수준으로 낮추는 동시에 안정성을 보장하기 위해 온도가 충분히 낮도록 보장하는 것입니다.

이상은 전원 모듈에서 낮은 전자기 간섭을 가진 PCB 레이아웃 설계 방안에 대한 소개입니다.Ipcb는 PCB 제조업체 및 PCB 제조 기술에도 제공