Berita PCB - Cipta cabaran penyembah digital kuasa tinggi

cabaran rancangan penyampai digital kuasa tinggi termasuk:1) isu SMPS, termasuk topologi dan isu rancangan aliran tinggi; 2) Komponen penting dalam laluan isyarat SMPS dan aliran tinggi mesti ditentukan dengan betul untuk mengendalikan kuasa dan semasa yang lebih tinggi; 3) Masalah desain papan sirkuit cetak (PCB), termasuk lebar garis isyarat dan gangguan elektromagnetik (EMI).

Masalah SMPS Secara umum, produk stereo atau berbilang saluran yang boleh mencapai 300 W per saluran perlu dapat mencapai secara terus-menerus 600 W untuk mematuhi peraturan yang ditetapkan oleh Komisi Perdagangan Persekutuan (FTC) hari ini. Menurut peraturan FTC, saluran kiri dan kanan mesti terus melaksanakan kuasa penuh selama lima minit sebelum pembuat boleh mengaku kuasa ini sebagai kuasa bernilai. Kerana bekalan kuasa Mod Tukar (SMPS) adalah teknologi bekalan kuasa yang paling biasa digunakan untuk penyembah digital, ini memerlukan SMPS untuk menyediakan sekurang-kurangnya lima minit aras kuasa 600 W. Dari perspektif penyebaran panas, lima minit adalah masa yang relatif panjang. Sebenarnya, SMPS mesti mampu mencapai kuasa ini secara terus menerus. Untuk kuasa tinggi ini, secara umum disarankan untuk menggunakan push-pull, setengah-bridge atau full-bridge SMPS. Adapun rancangan SMPS kuasa rendah (kurang dari 200 W), topologi terbalik paling sering digunakan. Artikel ini tidak menjelaskan mengapa SMPS push-pull atau setengah jembatan sesuai untuk aras kuasa tinggi, dll. Berikut hanya menyediakan keterangan singkat. Dalam SMPS terbalik, hanya sebahagian dari kurva B-H magnetik pengubah (lihat Figur 1) digunakan. Selain itu, SMPS terbalik mempunyai struktur yang lebih mudah dan biaya yang lebih rendah.

Kerana arus tinggi kuasa SMPS akan menyebabkan aliran magnetik yang sangat tinggi dalam pengubah SMPS, penggunaan seluruh kurva loop histeresis B-H boleh mengurangkan kehilangan inti magnetik. Tekan-tarik atau topologi separuh jambatan boleh meningkatkan kuasa SMPS, bagaimanapun, kompleksiti dan kos rancangan juga meningkat. Selain itu, perlu menggantikan komponen yang digunakan dalam SMPS untuk mencapai kuasa tinggi dan arus tinggi. Pengubah SMPS juga mesti diperbesar untuk mengendalikan kuasa tinggi dan arus tinggi. Untuk input 220 VAC, arus puncak 600 W SMPS boleh mencapai 15 amps. Untuk 110 rancangan VAC (90 VAC hingga 136 VAC), disarankan untuk menggunakan pemandang tenaga atau pembetulan faktor kuasa (PFC) selepas penapis, kerana untuk 600 W SMPS dengan input 90 VAC hingga 136 VAC, arus input akan cukup besar. Komponen yang perlu diawasi dengan teliti termasuk kondensator penyesuaian AC-ke-DC input utama dan kondensator pemadam tekanan garis DC bantuan. Selain itu, penapis garis input EMI mesti juga boleh menyokong muatan kuasa meningkat. Kerana rancangan bekalan kuasa ini agak rumit dan memerlukan pengetahuan profesional, secara umum disarankan untuk menggunakan bekalan kuasa SMPS yang ada. Komponen laluan isyarat audio Terdapat pertimbangan lain bila merancang untuk semasa ripple yang lebih tinggi. Contohnya, menurut sirkuit yang dipaparkan dalam Gambar 2, apabila voltaj jambatan H (PVDD) adalah 50V, penginduktor 10µH digunakan, dan frekuensi tukar adalah 384 kHz, arus garis dalam sistem menggunakan TAS5261 boleh mencapai 1.6 amper. Ini bermakna bahawa induktansi dan kondensansi dalam penapis LC output dan kondensator PVDD mesti mampu mengendalikan semasa muatan dan semasa ripple ini. Kehadiran arus tinggi dalam induktan penapis juga bermakna induktor mesti mempunyai resistensi DC yang agak rendah (kurang dari 25 miliohm direkomendasikan). Namun, walaupun perlawanan agak rendah, induksi penapis akan menderita kehilangan I2R. Induktor mesti mampu bertindak balas pada meningkat suhu yang berasal, terutama bahan utama. Ralat rujukan TAS5261 mengandungi jadual bahan-bahan dan nombor bahagian induktor tertentu.

Masalah rancangan PCB Garis isyarat PCB bagi penyampai semasa tinggi dan SMPS mesti mempunyai resistensi minimum untuk mengurangi kehilangan I2R. Secara umum, ini bermakna bahawa 2 ons tembaga patut digunakan dan garis isyarat sepatutnya sebanyak mungkin. Figure 3 menunjukkan garis isyarat papan PCB rancangan rujukan TAS5261. Untuk mengurangi masalah EMI dan prestasi audio, anda patut mengikuti konfigurasi sebanyak yang mungkin, dan laksanakan konfigurasi ini ke hujung tenaga tinggi/kuasa tinggi tahap kuasa sama sekali tidak berubah. Garis isyarat kuasa tinggi ditempatkan di sebelah kanan sirkuit terintegrasi (IC) di lapisan atas (seperti yang dinyatakan oleh panah). Gambar 3 juga menunjukkan konfigurasi PCB bagi rancangan rujukan TAS5261.

Tahap kuasa wattage tinggi baru bagi penyembah digital membantu mengembangkan produk dan aplikasi yang lebih berbeza. Konsep yang diterangkan dalam artikel ini boleh membantu mengatasi cabaran utama yang ditemui dalam rancangan kuasa tinggi.