PCB 뉴스 - 일부 SMPS PCB 레이아웃 기법 및 소음 및 열 문제

스위치 전원 공급 장치는 AC-직류 변환 또는 직류-직류 변환을 위해 고압 설계에서 흔히 볼 수 있으므로 신중하게 구축해야 합니다.이 시스템은 매우 일반적이지만 스위치 과정에서 전압과 전류의 빠른 변화로 인해 EMI 복사에 취약합니다.설계자는 한 영역의 작은 변화가 진단하기 어려운 EMI 문제를 일으킬 수 있기 때문에 기존 설계를 새로운 시스템에 적용할 수 있는 경우가 거의 없습니다.

올바른 PCB 레이아웃 선택 및 경로설정을 통해 노이즈가 SMPS 출력의 주요 문제가 되는 것을 방지할 수 있습니다.저압 동글은 서로 다른 모양의 인자를 가진 집적회로로 구매할 수 있지만, 고압 동글은 전용판의 분리된 부품으로 제조해야 한다.다음은 구성 요소를 시원하게 유지하고 시스템에서 소음 문제를 방지하는 데 도움이 되는 몇 가지 중요한 SMPSPCB 레이아웃 팁입니다.

SMPS PCB 레이아웃의 노이즈 및 열 문제

해결 방법 없음: 트랜지스터 드라이브의 스위치 동작으로 인해 SMPS에서 중간 정도의 고주파 노이즈가 발생합니다.실제로 저주파 텍스쳐 (즉, AC-직류 변환 중에 전체 웨이브 정류기에서 발생) 를 고주파 스위치 노이즈로 변환하고 있습니다.이 변환은 더 안정적인 직류 출력을 생성하지만 두 가지 중요한 노이즈 소스가 있습니다.

스위치 컴포넌트의 직접 스위치 노이즈.

시스템의 다른 곳에서 발생하는 순간적인 소음

노이즈는 SMPS 유닛의 출력에 전도 노이즈 및 방사선 노이즈 형태로 나타납니다.각 문제의 원인은 진단하기 어렵지만 두 가지 유형의 노이즈를 쉽게 구분할 수 있습니다.SMPSPCB 레이아웃의 다른 설계 과제는 보드에서 발생하는 열입니다.이는 올바른 PWM 주파수, 공백 비율 및 상승 시간을 선택하는 데 영향을 받을 수 있지만 보드에 올바른 열 관리 정책을 사용해야 합니다.이 두 가지 과제를 고려하여 SMPSPCB 레이아웃에서 주의해야 할 몇 가지 세부 사항을 살펴보겠습니다.

열 관리

SMPS는 실제로 발생하지 않았음에도 불구하고 제로 전력을 소비하는 것이 이상적입니다.스위치 트랜지스터 (및 AC-DC 변환의 입력 변압기) 는 대부분의 열을 제거합니다.전원 공급 장치 토폴로지 스위치에서 90% 의 효율을 얻을 수 있더라도 전원 MOSFET는 스위치를 켜는 동안 여전히 많은 열을 방출할 수 있습니다.여기서 흔히 볼 수 있는 방법은 히트싱크를 열쇠 스위치 총체에 놓는 것이다.새로운 EMI가 발생하지 않도록 접지 구조에 다시 연결해야 합니다.

고압 / 큰 전류 전원 공급 장치에서 이러한 히트싱크는 상당히 클 수 있습니다.섀시에 팬을 설치하여 시스템의 냉각 기능을 향상시킬 수 있습니다.또한 새로운 EMI 문제를 방지하기 위해 팬에 전원을 공급하는 좋은 방법을 따라야 합니다.

일부 SMPSPCB 레이아웃 팁

스택

레이아웃은 열 관리에 어느 정도 도움이 되지만 EMI 민감도에 더 큰 영향을 미칩니다.일반적으로 전도 노이즈는 입력 및 출력 회로에서 EMI 필터를 사용하여 처리됩니다.고속 / 고주파 시스템의 많은 EMI 문제와 마찬가지로 스택은 방사능 방지 EMI의 주요 결정 요소가 될 것입니다.

SMPS 작업과 관련된 주파수 범위는?10KHZ까지?1MHz이므로 방사선의 EMI가 감지 노이즈를 감지합니다.따라서 모든 전원 구성 요소가 있는 계층 아래에 바로 접지층을 배치하고자 합니다.이것은 표면 회로의 낮은 루프 감지를 보장합니다.출력에 전파되는 모든 감지 잡음 신호는 일반적으로 출력에서 필터링을 통해 제거됩니다.

순식간 벨

순간적인 문제는 계층 압력, 경로설정, 구멍의 존재 및 과도한 디커플링 / 임피던스와 관련이 있기 때문에 더욱 해결하기 어렵습니다.고속 설계의 경우와 마찬가지로 스위치 신호를 가진 구리를 접지 간격에 경로설정하지 마십시오. 이는 순간적으로 강하게 방사되는 유형의 안테나 구조를 형성하기 때문입니다.이러한 순간은 종종 10 ~ 100MHz의 어느 곳에서나 고주파입니다.

순식간 벨 울리기 문제는 임피던스 관리 문제이다.높은 임피던스는 강한 전압 텍스쳐를 발생시킵니다.올바른 용접 디스크 패턴을 사용하여 어셈블리를 배치하여 보드의 PDN에서 임피던스를 낮춰야 합니다.