Rancangan Elektronik - Langkah-langkah konfigurasi desain PCB penukar-turun

Jika bekalan kuasa mod ditukar (SMPSs) mahu seimbang prestasi dan kestabilan, konfigurasi PCB sangat penting, tetapi ia sering dilupakan. Jika konfigurasi salah, ia akan menyebabkan pelbagai masalah, seperti peraturan tekanan output yang teruk dan menukar Abnormal, atau bahkan kegagalan peranti. Kerana rancangan PCB sering disesuaikan semasa proses perbaikan, masalah tersebut patut dihindari sebanyak mungkin. Namun, jika anda boleh menghabiskan masa berfikir tentang proses konfigurasi sebelum memesan PCB, kekurangan ini boleh mudah diselesaikan. Artikel ini memperkenalkan lima langkah sederhana untuk membantu anda menyediakan prototip produksi dengan cepat apabila anda merancang konfigurasi rancangan PCB bagi penukar buck lain kali.

Apabila merancang pelayan, tablet, dan terminal elektronik, jika anda mahu minimumkan risiko, lebih baik untuk menyalin secara langsung contoh konfigurasi desain PCB dalam modul penilaian atau manual produk, tetapi banyak sebab akan mencipta perlawanan. Artikel ini perincian PCB Lima langkah konfigurasi desain berlaku pada mana-mana penukar buck dengan tukar TPS62xxx yang terbina. MOSFET dalaman dan sirkuit pembersihan loop terbina boleh mengurangi kesulitan dan masa yang diperlukan untuk desain dan konfigurasi PCB, dengan demikian sangat mempermudahkan desain dan konfigurasi PCB dalam peranti.

Langkah 1: Tetapkan dan sambung kondensator input

Untuk penukar buck untuk beroperasi stabil, kondensator input adalah komponen tunggal yang paling penting. Oleh itu, urutan pengaturan seharusnya kedua hanya kepada cip, dan kapasitor dan cip seharusnya disambung segera untuk menghindari halangan dalam laluan, kerana V= L*dI/dt Pertukaran bekalan kuasa dan terminal kapasitor input dibawah menghasilkan induksi parasit tambahan, - dan tekanan meningkat antara terminal PVIN dan PGND cip mungkin menyebabkan cip gagal berfungsi.

Langkah 2: Tetapkan dan sambung penimbal nod induktor dan SW

Konfigurasi dan sambungan induktor dan penimbal nod SW (jika perlu) juga sangat penting. Kadang-kadang litar penimbal diperlukan di papan litar. Dengan memperlambat masa naik dan jatuh nod SW, gangguan elektromagnetik SMPS dikurangkan, tetapi ia juga meningkatkan kehilangan penukaran dan mengurangkan kegunaan. Masa naik dan jatuh bagi tekanan nod SW dari tekanan input ke tanah sangat pendek, dan ia juga sumber utama gangguan elektromagnetik SMPS. SMPS modern biasanya mengandungi teknologi untuk mengurangkan gangguan elektromagnetik. Contohnya, pada masa ini, penimbal resistor/kondensator (RC) ditetapkan dalam konfigurasi reka PCB. Tetapkan sambungan paling pendek antara pin SW dan PGND, dan minimumkan induksi parasit

Langkah 3: Tetapkan dan sambung kondensator output dan pin VOS

Kondensator output adalah item terakhir dalam sambungan komponen kuasa (MOSFET dalaman, kondensator input, kondensator output, induktor, dan penimbal pilihan). Ini adalah komponen terakhir sistem tersambung ke terminal tanah kuasa untuk pendek jarak antara induktor dan tanah kuasa, dan output Jika kondensator tidak dikonfigur dengan betul, ia sering menyebabkan peraturan tekanan output yang tidak baik.

Pin input VOS adalah sambungan isyarat kecil yang paling penting. Jika ia tidak dikendalikan dengan betul atau terdapat terlalu banyak bunyi, ia mungkin menyebabkan peraturan tekanan output yang teruk, menukar lompat, dan bahkan kegagalan cip. Selepas pengaturan kawat, pin VOS sangat penting. Untuk laluan isyarat lain, pin VOS sepatutnya pendek dan disambung secara langsung ke kondensator output. Kerana TPS62130A mempunyai pin, dua vial dan jejak dedikasi boleh digunakan untuk menyambungkan pin VOS dan kondensator output, jadi ia lebih baik daripada yang lain dalam sirkuit. Komponen kuasa.

Langkah 4: Tetapkan dan sambung komponen isyarat kecil

Komponen analog dan digital boleh dipanggil komponen isyarat kecil selagi ia tidak secara langsung berkaitan dengan penukaran kuasa, seperti pembahagi tekanan pin FB, kondensator permulaan lembut, dan semua kondensator penyahpautan nilai kecil (seperti 0.1 µF), dibandingkan dengan Komponen bekalan kuasa dan nod mereka akan menghasilkan bunyi. Komponen isyarat kecil analog sangat sensitif kepada bunyi. Biarkan setiap komponen menetapkan titik dekat dengan cip dan gunakan laluan langsung dan pendek untuk mengurangkan sensitiviti bunyi.

Saiz nod FB patut dikurangkan sebanyak yang mungkin untuk mengurangi pengumpulan bunyi dan menyediakan peraturan tekanan output yang baik; gunakan pendaratan analog atau tenang umum, dan letakkan semua komponen di sisi yang sama PCB untuk mengurangi kesukaran sambungan. Jika komponen isyarat kecil tidak ditetapkan dengan betul, masalah umum termasuk peraturan tekanan output yang teruk, permulaan lembut tidak stabil, dan masalah operasi peranti.

Langkah 5: Buat satu titik tanah dan sambungkannya ke bahagian lain sistem

Design grounding mesti rujuk kepada rekomendasi dalam manual produk. Ini bermakna bahawa komponen kuasa bunyi disediakan dengan pendaratan, dan komponen isyarat kecil yang lebih tenang juga disediakan dengan pendaratan. Jika cadangan dan langkah di atas diikuti, tetapan berkaitan telah selesai. Seterusnya, kedua-dua tanah akan menyeberang pada titik yang sama, biasanya ditempatkan di sink panas di bawah cip, dan sink panas juga perlu didarat.

Selepas rancangan mendarat selesai, litar ini mesti disambungkan ke bahagian lain sistem, seperti melalui lubang, kerana tenaga input, tenaga output dan tanah secara umum disambungkan ke atas lapisan PCB dalaman, dan kemudian ke setiap litar, lubang melalui adalah dari tanah Pada permulaan, lebih baik untuk menetapkannya secara langsung di bawah cip, Kemudian sink panas boleh memindahkan panas ke lapisan PCB untuk mencapai prestasi panas terbaik cip.

Melalui lubang biasanya ditempatkan di terminal tanah kondensator input dan output. Secara umum ia tidak disarankan untuk menetapkan melalui lubang dalam lapangan tanah sistem komponen mendarat secara senyap, kerana ia boleh menyebabkan bunyi lapangan tanah dalam rangkaian. Lebih baik untuk menyambungkan tanah ini secara langsung kembali ke AGND Pin berkhidmat sebagai titik sambungan tunggal untuk pad panas.

Pertimbangan khas

Sila ingat baca manual peranti untuk memahami konfigurasi dan contoh yang disarankan khusus. Untuk kebanyakan konfigurasi peranti, deskripsi dan contoh cukup. Dalam pakej aras cip wafer (WCSP) seperti TPS62360, konfigurasi yang mengelirukan kadang-kadang mungkin muncul Dalam banyak penyukar buck WCSP, pin cip meletakkan pin SW antara pin VIN dan PGND. Jika anda mengikut langkah pertama, kecuali pin SW ditolak dari bawah kondensator input, kondensator input akan blok sambungan SW. Kaki, beberapa desainer menolak pendekatan ini,

Kerana jejak mesti cukup tipis untuk disambung antara terminal komponen kecil seperti kondensator input.

Jika jejak ini tidak dapat ditetapkan, lubang melalui boleh digunakan untuk menyambung pin SW dan induktor. Walaupun ini melalui lubang dan sambungan yang lebih panjang akan menyebabkan gangguan elektromagnetik tambahan, kerana induktan parasit tersambung dalam siri dengan induktan lain, ini melalui lubang meningkat induktan mempunyai sedikit kesan. Berbanding dengan kedudukan ideal untuk memindahkan kondensator input, ia disarankan untuk menggunakan lubang melalui laluan ini.

dalam kesimpulan

Apabila merancang rancangan PCB dan konfigurasi SMPS, sila rujuk kepada contoh dan cadangan dalam modul manual peranti dan penilaian. Jika mustahil untuk salin sepenuhnya atau tiada dasar untuk rujukan, anda boleh guna lima langkah sederhana untuk membuat penukar buck kualiti tinggi:

1. Tetapkan dan sambungkan kondensator input;

2. Tetapkan dan sambung induktor dan penimbal nod SW;

3. Tetapkan dan sambungkan kondensator output dan pin VOS;

4. Tetapkan dan sambung komponen isyarat kecil;

5. Buat satu titik tanah dan sambungkannya ke bahagian lain sistem.

Jika and a mengikut langkah-langkah di atas, ia akan menyediakan rancangan bunyi dan prestasi terbaik bagi sistem yang menggunakan penukar langkah-bawah seperti pelayan, tablet, dan terminal elektronik.