PCB 기술 - 비분리 스위치 전원 PCB 레이아웃

전원 스위치의 일반적인 문제 중 하나는 스위치 파형이 불안정하다는 것입니다.때때로 오디오 부분을 디더링하면 자기 구성 요소에서 오디오 노이즈가 발생합니다.인쇄 회로 기판의 레이아웃에서 문제가 발생하면 원인을 찾기 어려울 수 있습니다.전원 스위치 설계의 초기 단계에서는 올바른 PCB 레이아웃이 중요합니다.

전원 설계자는 최종 제품의 기술적 세부 사항과 기능 요구 사항을 충분히 이해해야 합니다.따라서 회로 기판 설계 프로젝트부터 소스 코드 설계자는 PCB 레이아웃 설계자와 중요한 전기 레이아웃에서 긴밀히 협력해야합니다.

양호한 배치 설계는 출력 효율을 최적화하고 열 응력을 낮출 수 있다;더 중요한 것은 노이즈와 동선, 구성 요소 간의 상호 작용을 최소화한다는 것입니다.이러한 목표를 달성하기 위해 설계자는 스위치 전원 내부의 전류 전도 경로와 신호 흐름을 이해해야합니다.비격리 스위치 전원의 정확한 배치 설계를 실현하기 위해서는 다음과 같은 설계 요소를 명심해야 한다.

2. 배치 계획

대형 회로기판의 내장형 dc/dc 전원의 경우 최적의 전압 조절, 부하 순간적 응답 및 시스템 효율을 얻기 위해 전력 출력을 부하 장치에 가깝게 하고 PCB 흔적선의 상호 연결 임피던스와 전도를 최소화할 필요가 있다.압강하다.열 응력을 제한하기 위해 좋은 공기 흐름이 있는지 확인합니다.강제 공기 냉각 조치를 사용할 수 있는 경우 전원 공급 장치가 팬 가까이에 있어야 합니다.

또한 센서 및 커패시터와 같은 대규모 패시브 컴포넌트는 전력 MOSFET 또는 PWM 컨트롤러와 같은 얇은 표면을 통해 공기 흐름이 장착되는 반도체 컴포넌트를 차단할 수 없습니다.스위치 노이즈 간섭 시스템의 아날로그 신호를 방지하기 위해 가능한 한 전원 공급 장치 아래에 민감한 신호선을 배치하는 것을 피해야 합니다.그렇지 않으면 전원 계층과 작은 신호 계층 사이에 내부 접지 계층을 배치하여 차단해야 합니다.

관건은 시스템의 초기 설계와 계획 단계에서 전원의 위치와 판 공간에 대한 수요를 계획하는 것이다.때때로 설계자는 이 제안을 무시하고 대형 시스템 보드에서 더 중요하거나 흥미로운 회로에 집중합니다.전원 관리는 회로 기판의 추가 공간에 전원을 배치하는 사후 아이디어로 간주됩니다.이 방법은 효율적이고 신뢰할 수 있는 전원 설계에 매우 불리하다.

다층판의 경우 고전류 전력 소자 층과 민감한 작은 신호 흔적선 층 사이에 DC 접지 또는 DC 입력/출력 전압 층을 배치하는 것이 좋습니다.접지층 또는 DC 전압층은 AC 접지 차폐 작은 신호 흔적선을 제공하여 높은 소음 전력 흔적선과 전력 부품으로부터의 간섭을 방지한다.

일반적으로 다층 PCB의 접지 평면과 직류 전압 평면은 분리되어서는 안 된다.만약 이러한 분리가 불가피하다면, 이러한 층의 흔적선의 수량과 길이를 줄이려고 시도하고, 흔적선의 배치는 높은 전류와 같은 방향을 유지하여 영향을 최소화해야 한다.

3.동력급 배치

스위치 전원 회로는 전력급 회로와 소신호 제어 회로 두 부분으로 나눌 수 있다.전원 회로에는 큰 전류를 전송하는 데 사용되는 부품이 포함되어 있습니다.일반적으로 이러한 어셈블리는 먼저 배치된 다음 레이아웃의 특정 점에 작은 신호 제어 회로를 배치해야 합니다.

고전류 흔적선은 PCB 감지, 저항 및 전압 강하를 최소화하기 위해 짧고 넓어야합니다.높은 di/dt 펄스 전류를 가진 흔적선에 대해 이 방면은 특히 중요하다.

a는 높은 di/dt 전류 경로에서 PCB 기생 전감을 나타냅니다.기생전감 때문에 펄스 전류 경로는 자기장을 방사할 뿐만 아니라 PCB 흔적선과 MOSFET에서 큰 전압 진동벨과 최고봉을 생성한다.PCB 감응을 최소화하기 위해 펄스 전류 회로 (이른바 열 회로) 는 배치할 때 최소 둘레를 가지고 궤적이 짧고 넓어야 한다.

고주파 디커플링 콘덴서 CHF는 0.1 ° F~10 ° F, X5R 또는 X7R 매개 세라믹 콘덴서여야 하며, 매우 낮은 ESL (유효 직렬 감지) 과 ESR (동일 직렬 저항) 을 가지고 있어야 한다.Y5V와 같은 큰 콘덴서 전매질은 서로 다른 전압과 온도에서 콘덴서 값이 크게 떨어질 수 있으므로 CHF에 가장 적합한 재료가 아닙니다.

b는 강압 변환기에서 중요한 펄스 전류 회로의 레이아웃 예를 제공합니다.저항 전압 강하 및 오버홀 수를 제한하기 위해 전원 부품은 회로 기판의 같은 쪽에 배치되고 전원 흔적선도 같은 층에 배치됩니다.전원 케이블을 다른 레이어에 경로설정해야 할 경우 연속 전류 경로에서 케이블을 선택합니다.오버홀을 사용하여 고전류 회로의 PCB 레이어를 연결하는 경우 여러 개의 오버홀을 사용하여 임피던스를 최소화합니다.