Rancangan Elektronik - Rancangan PCB dan analisis frekuensi penukaran EMI

Penjelasan terperinci tentang rancangan PCB dan frekuensi penukaran EMI: Sehingga sekarang, jurutera telah fokus pada bagaimana untuk membuat modul lebih kecil dan lebih ringan. Sebenarnya, semua orang tahu bahawa ketepatan kuasa produk boleh diperbaiki dengan meningkatkan frekuensi penukaran. Tetapi mengapa volum modul tidak berubah banyak sejauh ini? Apa batasan peningkatan frekuensi tukar?

Tukar produk bekalan kuasa dipandu oleh aplikasi pasar dan semakin memerlukan perlengkapan elektronik yang berbeza. Untuk memenuhi kemampuan pemindahan peralatan terminal elektronik semasa, bekalan kuasa penukaran mesti kecil dan kecil. Kerana berat ringannya, meningkatkan frekuensi operasi bekalan kuasa telah menjadi isu yang menambah bimbang kepada desainer. Namun, apa faktor yang mengharamkan peningkatan frekuensi bekalan kuasa? Sebenarnya, ia mengandungi tiga aspek, tukar tabung, pengubah, EMI dan rekaan PCB.

1. Tuba tukar dan frekuensi tukar

Tuba tukar adalah peranti inti modul bekalan kuasa tukar, dan kelajuan tukar dan kehilangan tukar secara langsung mempengaruhi had frekuensi tukar. Berikut adalah analisis umum untuk semua orang.

1. Kelajuan tukar

Kehilangan tabung MOS terdiri daripada menukar kehilangan dan kehilangan memandu, seperti yang dipaparkan dalam Gambar 1: masa lambat aktif td(on), masa naik tr, masa lambat aktif td(off), masa jatuh tf.

Untuk tabung MOS ini, frekuensi penyukaran had ialah: fs=1/(td(on)+tr+td(off)+tf) Hz=1/(8ns+91ns+38ns+32ns) =5.9MHz, sebenarnya Dalam rancangan, kerana siklus tugas penyukar dikawal untuk mencapai peraturan tenaga, penyukaran dan batasan tabung penyukar tidak boleh selesai secara segera, iaitu, frekuensi penyukaran had sebenar penyukar penyukar jauh kurang dari 5.9MHz, Jadi kelajuan tukar tabung tukar sendiri mengakhiri peningkatan frekuensi tukar.

2. Mengubah kehilangan

Apabila tabung tukar diaktifkan dan dimatikan setiap kali, voltaj VDS tabung tukar dan ID semasa mengalir melalui tabung tukar meliputi untuk masa (kedudukan berwarna kuning dalam figur), yang mengakibatkan kehilangan P1, kemudian kehilangan keseluruhan PS dalam keadaan kerja frekuensi tukar fs =P1 *fs, iaitu, apabila frekuensi tukar meningkat, Lebih banyak kali tukar diaktifkan dan dimatikan, semakin besar kehilangan.

2. Transformer core loss and switching frequency

Kehilangan besi pengubah sebahagian besar disebabkan oleh kehilangan semasa eddy pengubah.

Apabila arus frekuensi tinggi dilaksanakan pada koil, medan magnetik yang berubah dijana di dalam dan diluar konduktor selagi arah arus (1-2-3 dan 4-5-6 dalam figur). Menurut undang-undang induksi elektromagnetik, medan magnetik yang berubah akan menghasilkan kekuatan elektromotif yang diduka di dalam konduktor. Kekuatan elektromotif ini menghasilkan arus eddy (a-b-c-a dan d-e-f-d) sepanjang panjang konduktor (muka L dan N)., Semasa utama dan semasa eddy kuat pada permukaan konduktor, dan semasa cenderung ke permukaan. Kemudian, kawasan salib AC yang berkesan bagi wayar dikurangkan, yang menyebabkan meningkat resistensi AC konduktor (koeficien kehilangan semasa eddy) dan meningkat kehilangan. Kehilangan besi penukar adalah proporsional kepada kuasa kf frekuensi penukaran, dan juga berkaitan dengan keterangan suhu magnetik. Oleh itu, semasa frekuensi penyukaran meningkat, arus frekuensi tinggi dalam kolah menghasilkan kesan frekuensi tinggi yang serius, yang mengurangkan penukaran penukar. Efisiensi, yang menyebabkan meningkat suhu pengubah, dengan itu mengatasi meningkat frekuensi pengubah.

3. EMI dan PCB direka dan frekuensi tukar

Dengan anggapan bahawa kerugian peranti kuasa yang disebut di atas telah diselesaikan, satu siri masalah teknik perlu diselesaikan untuk mencapai frekuensi tinggi, kerana pada frekuensi tinggi, induktan bukan lagi induktan yang kita kenal, dan kapasitas bukan kapasitas yang kita tahu. Semua parameter parasitik Kesan parasitik yang sepadan akan dijana, yang akan mempengaruhi prestasi bekalan kuasa, seperti kapasitas parasitik pada sisi utama dan sekunder pengubah, induktansi bocor pengubah, induktansi parasitik dan kapasitas parasitik antara kabel PCB, Yang akan menyebabkan serangkaian tekanan dan oscilasi bentuk gelombang semasa dan masalah EMI. Tekanan tekanan tabung tukar juga ujian.

Empat, ringkasan

Untuk meningkatkan ketepatan kuasa produk bekalan kuasa menukar, kilang PCB mesti pertama-tama mempertimbangkan meningkatkan frekuensi penukaran mereka, yang dapat mengurangkan volum penukar, induktor penapis, dan kondensator, tetapi mereka menghadapi kerugian disebabkan oleh frekuensi menukar, yang menyebabkan meningkat suhu dan desain penyebaran panas. Sulit, peningkatan frekuensi juga akan menyebabkan seri masalah teknik seperti pemacu dan EMI.