Rancangan Elektronik - Rancangan bentangan PCB bagi bekalan kuasa penyukar tidak terisolasi

Masalah umum dengan menukar bekalan kuasa adalah "tidak stabil" menukar bentuk gelombang. Kadang-kadang, gelisah bentuk gelombang berada dalam band bunyi, dan komponen magnetik akan menghasilkan bunyi audio. Jika masalah berada dalam bentangan papan sirkuit cetak, ia mungkin sukar untuk mencari sebab. Oleh itu, bentangan PCB yang betul pada tahap awal untuk menukar rancangan bekalan kuasa adalah sangat kritik. Penjana bekalan kuasa mesti mempunyai pemahaman yang baik mengenai perincian teknikal dan keperluan fungsi produk akhir.

Rancangan bentangan yang baik boleh optimumkan efisiensi kuasa dan mengurangkan tekanan panas; yang lebih penting, ia mengurangkan bunyi dan interaksi antara jejak dan komponen. Untuk mencapai tujuan ini, perancang mesti memahami laluan kondukti semasa dan aliran isyarat di dalam bekalan kuasa tukar. Untuk menyadari rancangan bentangan yang betul bagi bekalan kuasa pengtukaran yang tidak terisolasi, unsur rancangan berikut mesti dipertimbangkan.

Apa tips untuk rancangan bentangan PCB bagi bekalan kuasa penyukar tidak terisolasi

Rancangan bentuk?

Kunci ialah merancang lokasi bekalan kuasa dan permintaan ruang papan dalam tahap merancang awal sistem. Kadang-kadang desainer mengabaikan nasihat ini dan fokus pada litar yang lebih "penting" atau "menarik" pada papan sistem besar. Pengurusan kuasa dianggap sebagai selepas itu, dan kuasa ditempatkan pada ruang tambahan pada papan sirkuit. Pendekatan ini sangat merugikan rancangan bekalan kuasa yang efisien tinggi dan boleh dipercayai.

Untuk papan pelbagai lapisan, kaedah yang baik adalah meletakkan lapisan tekanan DC atau input/output DC antara lapisan komponen kuasa-semasa tinggi dan lapisan jejak isyarat kecil sensitif. Lapisan tanah atau lapisan tekanan DC menyediakan jejak isyarat kecil yang melindungi AC untuk mencegah gangguan dari jejak kuasa bunyi tinggi dan komponen kuasa. Sebagai peraturan umum, tiada pesawat tanah atau pesawat tekanan DC bagi PCB berbilang lapisan patut dipisahkan. Jika pemisahan ini tidak dapat dihindari, cuba mengurangi bilangan dan panjang jejak pada lapisan ini, dan bentangan jejak patut disimpan dalam arah yang sama dengan semasa tinggi untuk mengurangi kesan.

Apa tips untuk rancangan bentangan PCB bagi bekalan kuasa penyukar tidak terisolasi

illustrate:

Struktur-struktur ini sandwich lapisan isyarat kecil antara lapisan kuasa semasa tinggi dan lapisan tanah, sehingga meningkatkan bunyi kapasitif yang disambung antara lapisan kuasa semasa/tegangan tinggi dan lapisan isyarat kecil analog.

(b) dan (d) adalah struktur yang baik untuk rancangan PCB enam lapisan dan empat lapisan, yang membantu mengurangkan bunyi sambungan antara lapisan, dan lapisan tanah digunakan untuk melindungi lapisan isyarat kecil.

Pastikan letakkan lapisan tanah di sebelah lapisan aras kuasa luar, dan gunakan foil tembaga tebal untuk lapisan kuasa kuasa kuasa tinggi luaran untuk minimumkan kehilangan kondukti PCB dan resistensi panas.

Bentangan panggung kuasa?

Sirkuit bekalan kuasa boleh dibahagi menjadi dua bahagian, sirkuit tahap kuasa dan sirkuit kawalan isyarat kecil. Sirkuit tahap kuasa mengandungi komponen yang digunakan untuk menghantar arus besar. Secara umum, komponen ini patut ditempatkan dahulu, kemudian sirkuit kawalan isyarat-kecil patut ditempatkan pada titik tertentu dalam bentangan. Jejak-semasa tinggi sepatutnya pendek dan lebar untuk minimumkan induktansi PCB, resistensi, dan jatuh tegangan. Untuk jejak yang mempunyai arus denyut di/dt tinggi, aspek ini sangat penting.

1. Laluan penyukar buck segerak semasa

Apa tips untuk rancangan bentangan PCB bagi bekalan kuasa penyukar tidak terisolasi

Laluan semasa terus dan denyut laluan semasa dalam penukar buck sinkronius. Garis kuat mewakili laluan semasa terus menerus, dan garis yang dicetak mewakili laluan semasa denyut (tukar). Laluan semasa denyut termasuk jejak yang tersambung ke komponen berikut: input pemisah kapasitor keramik CHF, kawalan atas FET QT dan rendah FET QB sinkronis, dan diod Schottky paralel pilihan.

2. Induktan parasit

Apa tips untuk rancangan bentangan PCB bagi bekalan kuasa penyukar tidak terisolasi

Kerana induktan parasit, laluan semasa denyutan tidak hanya radiasi medan magnetik, tetapi juga menghasilkan suara tegangan besar dan titik pada jejak PCB dan MOSFET. Untuk mengurangi induktan PCB, gelung semasa denyut (yang disebut gelung panas) sepatutnya mempunyai lingkungan paling kecil apabila meletakkan, dan jejaknya sepatutnya pendek dan lebar. Kondensator penyahpautan frekuensi tinggi CHF sepatutnya 0.1μF~10μF, X5R atau X7R kondensator keramik dielektrik, ia mempunyai ESL yang sangat rendah (induktansi siri efektif) dan ESR (resistensi siri yang sama). dielektrik kondensator yang lebih besar (seperti Y5V) boleh menyebabkan nilai kondensasi jatuh secara signifikan pada voltas dan suhu yang berbeza, jadi ia bukan bahan terbaik untuk CHF.