정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
오늘날의 스위치 안정기와 전원 공급 장치는 점점 더 컴팩트하고 강력해지고 있으며, 점점 더 높은 스위치 주파수는 설계자가 직면한 주요 문제 중 하나이며, 이로 인해 PCB 보드의 설계는 점점 더 어려워지고 있습니다.사실 PCB 배치는 좋은 것과 나쁜 것을 구분하는 스위치 전원 설계의 분수령이 되었다.이 문서에서는 PCB 레이아웃을 만드는 방법에 대한 몇 가지 권장 사항을 제공합니다.
3A 스위치 전압기를 고려하면, 24V를 3.3V로 낮출 수 있다. 10W짜리 전압기를 설계하는 것은 처음에는 어렵지 않을 수도 있고, 설계자는 곧 구현 단계에 들어갈 수도 있다.그러나 Webench와 같은 설계 소프트웨어를 채택한 후 실제로 어떤 문제가 발생하는지 살펴보겠습니다.위의 요구 사항을 입력하면 Webench는 여러 IC에서 Simpler Switcher 시리즈의 LM25576(3A FET 포함 42V 입력 장치)을 선택합니다.이 칩은 TSSOP-20 패키지에 패키지되어 있으며 핫 패드가 있습니다.Webench 메뉴에는 볼륨 또는 효율성을 위한 설계 최적화가 포함되어 있습니다.이 설계는 PCB 보드 공간이 많이 필요한 많은 센서와 콘덴서가 필요합니다.Webench는 표 1과 같은 옵션을 제공합니다.
특히 효율은 84% 이며 입력과 출력의 압차가 매우 낮을 때 이 효율을 실현한다.이 예에서는 입력 / 출력이 7보다 큽니다.일반적으로 두 개의 회로를 사용하여 중간 비율을 낮출 수 있지만 두 개의 조절기를 사용하여 얻을 수 있는 효율은 더 좋지 않습니다.다음으로 PCB 보드 영역의 스위치 주파수를 선택합니다.높은 스위치 주파수는 레이아웃 문제를 일으킬 수 있습니다.Webench는 모든 소스 및 소스 없는 컴포넌트를 포함하는 회로 다이어그램을 생성할 수 있습니다.전류 경로를 확인하십시오: FET가 통과 중인 루프를 빨간색으로 표시합니다.꺼진 FET의 루프를 녹색으로 표시합니다.우리는 두 가지 색상의 영역과 한 가지 색상만 있는 영역이라는 두 가지 다른 상황을 관찰할 수 있습니다.우리는 반드시 후자의 상황에 각별히 주의해야 하기 때문에 전류는 0과 만각도 사이에서 교체된다.이러한 영역에는 높은 di/dt가 있습니다.높은 di/dt AC 전기는 PCB 보드 컨덕터 주위에 현저한 자기장을 생성하며, 이는 회로의 다른 장치 또는 동일한 또는 인접한 PCB 보드의 다른 회로의 주요 간섭원이 될 것입니다.만약 이것이 교류전기가 아니라고 가정한다면 공공전류경로는 그리 중요하지 않고 di/dt효과도 훨씬 작다.다른 한편으로 시간이 지남에 따라 이런 구역들은 더욱 큰 부하를 받게 된다.이 예에서 공공 경로는 다이오드 음극에서 출력단까지, 그리고 출력지에서 다이오드 양극까지이다.콘덴서를 출력하여 충전하고 방전할 때, 이 콘덴서는 높은 di/dt를 생성한다.출력 콘덴서를 연결하는 모든 세그먼트는 두 가지 조건을 충족해야합니다. 전류가 크므로 넓어야하며 di/dt 효과를 최소화하기 위해 가능한 한 짧아야합니다.
PCB 레이아웃 설계의 요점은 사실 설계자가 Vout과 땅에서 콘덴서에 이르는 배선을 통해 이른바 전통적인 레이아웃을 실현해서는 안 된다.이 전선들은 큰 교류전기를 휴대할 것이기 때문에 출력과 접지를 콘덴서 단자에 직접 연결하는 것이 더 좋은 방법이다.이런 교류 전류는 콘덴서에만 나타난다.콘덴서를 연결하는 다른 도선은 현재 거의 일정한 전류를 탑재하고 있기 때문에 di/dt의 어떤 문제도 잘 해결되었다.지구는 자주 오해받는 또 다른 난제이다.단순히 레이어 2에 접지 평면을 배치하고 모든 접지를 레이어에 연결해도 잘 작동하지 않습니다.이유를 살펴보겠습니다.우리의 설계 예제에는 최대 3A의 전류가 있으며 땅에서 전원 공급 장치 (24V 자동차 배터리 또는 24V 전원 공급 장치) 로 되돌아와야 합니다.다이오드 COUT, CIN 및 부하의 접지 연결은 큰 전류를 가질 것이고 스위치 조절기의 접지는 작은 전류를 가질 것입니다.이것은 저항 분압기의 접지 참고에도 똑같이 적용된다.위의 모든 접지 핀이 접지 평면에 연결되어 있으면 접지 바운스가 발생합니다.회로의 민감한 점은 작지만 (예: 피드백 전압을 얻는 저항 분압기) 안정적인 접지 참조는 없습니다.이렇게 하면 전체 전압 조절 정밀도가 큰 영향을 받게 될 것이다.실제로 2단 지면에 숨겨진 소스도 "벨" 을 생성하며 위치를 지정하기가 어렵습니다.또한 고전류 연결은 간섭과 소음의 또 다른 소스인 접지 평면의 오버홀을 사용해야 합니다.더 나은 솔루션은 CIN 접지를 회로 입력 및 출력 측면의 모든 큰 전류 접지 도체의 별 노드로 연결하는 것입니다.이 별 노드는 접지 평면과 두 개의 작은 전류 접지 연결(IC 및 분압기)을 연결합니다.현재 지면은 깨끗할 것이다: 높은 전류도 없고, 지면의 반등도 없다.모든 큰 전류 접지는 별 모양으로 CIN 접지에 연결됩니다.설계자가 해야 할 일은 접지선 (모두 PCB의 최상층) 을 가능한 한 짧고 두껍게 유지하는 것이다.체크해야 할 노드는 간섭을 받기 쉽기 때문에 임피던스가 높은 노드입니다.핵심 노드는 저항 분압기에서 신호를 얻은 IC의 피드백 핀입니다.FB 핀은 LM25576과 같은 증폭기 또는 자체 조절기와 같은 비교기의 입력입니다.두 경우 모두 포인트 FB에서 임피던스가 상당히 높습니다.따라서 저항 분압기는 FB 핀의 오른쪽에 배치되어야 하며, 저항 분압관의 중간에서 FB까지 짧은 도선이 있어야 한다.저항 분압기로 출력되는 지시선은 저항성이 낮으며 더 긴 지시선을 사용하여 저항 분압기에 연결할 수 있습니다.여기서 중요한 것은 도선 길이가 아니라 접선 방법이다.다른 노드는 그다지 중요하지 않다.따라서 스위치 노드, 다이오드, COUT, 스위치 조절기 IC의 VIN 핀이나 CIN에 대해 걱정하지 마십시오.
연결 방법 연결 방법은 저항 분압기에 영향을 줄 수 있다.이 컨덕터는 COUT에서 저항 분압기에 연결되고 접지는 COUT으로 돌아갑니다.우리는 순환 도로가 개방 구역을 형성하지 않도록 확보해야 한다.개방 영역은 수신 안테나 역할을 합니다.만약 우리가 전선 아래의 접지 평면이 방해가 되지 않도록 보장할 수 있다면, 전선과 전선 아래의 땅으로 둘러싸인 구역과 층 1과 층 2 사이의 거리도 방해가 없어야 한다.지면이 왜 4층에 있어서는 안 되는지 이제 알 것 같다. 거리가 눈에 띄게 늘었기 때문이다.또 다른 방법은 저항 분압기의 접지를 레이어 1에 경로설정하고 두 컨덕터를 병렬로 연결하고 가능한 한 가깝게 하여 면적을 작게 만드는 것입니다.이러한 점은 센서 연결, 증폭기 출력, ADC 또는 오디오 증폭기 입력과 같은 신호 흐름의 모든 컨덕터에 적용됩니다.각 아날로그 신호를 처리하여 소음을 픽업할 가능성을 줄여야 합니다.가능한 한 도로 개설 면적을 줄여야 한다는 요구도 저저항 흔적선에 적용된다.이 경우 PCB의 다른 부분이나 다른 장치에 간섭 신호를 보내는 잠재적 소스 ("안테나") 가 있습니다.다시 한 번 말씀드리지만, 개방판의 면적은 작을수록 좋습니다.다른 두 선도 관건이다. 막대 모양은 IC의 스위치에서 다이오드와 센서 노드로 출력된다.두 번째는 다이오드에서 이 노드까지.스위치가 연결되고 다이오드가 켜지면 이 두 도선의 di/dt는 모두 높기 때문에 이 도선들은 가능한 한 짧고 두꺼워야 한다.이 노드에서 센서로, 그리고 센서에서 COUT까지의 도선은 그다지 중요하지 않다.이 예에서 센서 전류는 상대적으로 일정하고 변화가 느리다.우리가 해야 할 일은 그것이 저저항점이라는 것을 확보하여 전압 강하를 최대한 줄이는 것이다.
실제 샘플 분석의 주요 구성 요소는 MSOP-8 패키지의 외부 FET와 함께 작동하는 컨트롤러입니다.CIN 근처의 공간에 주의하십시오. 이 콘덴서의 접점은 다이오드 양극에 직접 연결되어 있습니다.너는 "전원지" 안의 전선을 더 이상 짧게 해서는 안 된다.FET[SW]는 음극 센서 FET 사이의 컨덕터를 줄이기 위해 몇 밀리미터를 위로 이동할 수 있습니다.COUT 영역은 표시되지 않습니다.그러나 저항분압기 (FB1-FB2) 가 이 IC와 매우 가깝다는 것을 관찰할 수 있다.FB2는 다른 독립된 접지 평면에 연결되며 IC의 접지 핀도 같은 방식으로 처리됩니다.세 개의 오버홀을 사용하여 신호 접지를 접지 평면에 연결하고 전원 접지도 세 개의 오버홀을 사용하여 PCB 보드의 GND 핀에 연결합니다.이렇게 하면"신호"접지는"전원"접지에서 발생하는 어떤 접지 반등도 볼 수 없다.위의 몇 가지 간단한 규칙을 따를 수 있다면 PCB 레이아웃 디자인이 더 유창해질 것입니다.레이아웃 설계를 시작하기 전에 PCB 보드의 레이아웃 설계를 신중하게 고려하는 데 시간이 걸리면 두 배의 효과가 발생하여 앞으로 전원을 끄는 비정상적인 동작을 해결할 때 시간을 절약할 수 있습니다.
