Дизайн PCB - упрощенный способ оптимизации схемы питания PCB

Глобальная Нехватка энергии побудила правительства стран мира энергично осуществлять новую политику в области энергосбережения. The energy consumption standards of electronic products are becoming stricter and stricter. потому проектирование PCB engineers, как спроектировать более эффективное и действенное питание является вечным вызовом. начать с размещения PCB, this article introduces the best PCB layout methods, оптимизация простых переключателей функции модуля питания примеры и технологии.

при планировании схемы питания следует прежде всего учитывать площадь физических контуров двух переключателей тока. Хотя зоны этих цепей в основном не видны в модуле питания, понимание соответствующих токовых путей в обоих контурах по - прежнему имеет важное значение, поскольку они будут простираться за пределы модуля. в схеме 1, показанной на рисунке 1, конденсаторы для входа в обход (Cin1) токовой самонаведения (Cin1) достигают внутренних индукторов и выходного байпасного конденсатора (CO1) во время непрерывной проводки MOSFET со стороны высокого давления и, наконец, возвращаются на входные блокирующие конденсаторы.

контур 2 образуется в момент закрытия MOSFET на внутренней стороне высокого давления и в момент открытия MOSFET на стороне низкого давления. Конденсаторы байпасов и низкоконцевой SFET, которые хранятся во внутренних индукторах и выводят поток энергии, возвращаются в GND (как показано на рисунке 1). зоны, в которых оба контура не перекрываются друг с другом (включая границы между ними), являются зоной высокого тока ди / ДТ. входные блокирующие конденсаторы (Cin1) играют ключевую роль в предоставлении высокочастотных токов преобразователям и возвращении высокочастотных токов в их исходные пути.

Although the output bypass capacitor (Co1) does not bring a large AC current, Он выступает в качестве высокочастотного фильтра шумов выключателя. In view of the above reasons, Конденсаторы на входе и выходе в модуле должны быть как можно ближе к соответствующим выводам VIN и VOUT. Как показано на диаграмме 2, if the traces between the bypass capacitors and their respective VIN and VOUT pins are shortened and widened as much as possible, индуктивность, создаваемая этими соединениями, может быть сведена к минимуму.

минимизация индуктивности в конфигурации PCB имеет два главных преимущества. Во - первых, улучшение характеристик компонентов путем содействия передаче энергии между Cin1 и CO1. Это позволит обеспечить хорошую боковую высокочастотную связь модуля и свести к минимуму пиковое индуктивное напряжение, создаваемое токами большой ди / ДТ. В то же время шум и напряжение устройства могут быть сведены к минимуму, чтобы обеспечить его нормальную работу. Во - вторых, свести к минимуму электромагнитные помехи.

Конденсаторы с малой паразитной индуктивностью будут демонстрировать низкое сопротивление при высокой частоте и тем самым уменьшать проводимое излучение. рекомендуется использовать керамические конденсаторы (X7R или X5R) или другие низкотемпературные конденсаторы ESR. Дополнительные входные емкости будут действительны только в том случае, если они приблизятся к GND и VIN - терминалам. простой переключатель модуля питания уникален, имеет низкий уровень радиации и проводимости EMI. Следуйте инструкциям по планировке PCB, приведенным в настоящем документе, для достижения более высоких показателей.

планирование контура тока часто игнорируется, но он играет ключевую роль в оптимизации конструкции питания. Кроме того, линия заземления между "син1" и "CO1" должна быть как можно более короткой и шириной и быть непосредственно соединена с открытой паяльной тарелкой. это особенно важно для заземления входных конденсаторов с большим током переменного тока (Cin1).

заземляющий зажим в модуле (включая открытый арочный), конденсатор ввода и вывода, конденсатор с мягким пуском и сопротивление обратной связи должны быть соединены с поверхностью контура PCB. этот слой может использоваться в качестве контура крайне низкоиндуктивного тока, а также в качестве радиатора, о котором говорится ниже.

резистор обратной связи также должен быть как можно ближе к выводам FB (обратная связь) модуля. чтобы свести к минимуму возможные шумовые экстракции на этом высокоомном узле, важно как можно скорее сохранить траекторию между зажимом FB и промежуточной точкой резистора обратной связи. Доступные компенсационные элементы или конденсаторы переднего питания должны быть как можно ближе к резистору обратной связи.

Предложение по тепловому проектированию

While the compact layout of the module brings benefits in the electrical aspect, Это также негативно сказывается на конструкции теплоотвода, and the equivalent power must be dissipated from a smaller space. учесть этот вопрос, a single large exposed pad is designed on the back of the SIMPLE SWITCHER power module package, Он заземляется электрическим током.. This pad helps to provide extremely low thermal resistance from the internal MOSFET (which usually generates most of the heat) to the PCB.

The thermal impedance (θJC) from the semiconductor junction to the outer package of these devices is 1.9 градусов по цельсию/W. Несмотря на то, что она достигла передового уровня в этой отрасли, цена JC идеальна, when the thermal resistance (θCA) from the package to the air is too large, не имеет никакого значения, что JC не имеет значения! If there is no low-impedance heat dissipation path to the surrounding air, тепло будет собираться на открытую прокладку, не может распространяться. So, Что именно решило, что мы должны делать?? The thermal resistance from the exposed pad to the air is completely controlled by the проектирование PCB корреляционный радиатор.

Now let's quickly understand how to perform a simple PCB heat dissipation design without a heat sink. На рисунке 3 показаны модули и PCB как тепловые импеданцы. по сравнению с термосопротивлением от перехода к прокладке кристалла, since the thermal resistance between the junction and the top of the outer package is relatively high, we can ignore the thermal resistance (θJT) from the junction to the surrounding air for the first time θJA Heat dissipation path.

Первым шагом в термопроектировании является определение потребляемой мощности. используйте диаграмму эффективности, приведенную в таблице данных (· отключение), чтобы легко вычислить потребляемую мощность модуля (PD).

Затем мы используем два температурных ограничения, а именно: максимальная температура т и номинальная температура перехода Т (125°C), для определения теплового сопротивления, необходимого для герметизации модуля PCB.

наконец, we use the largest simplified approximation of convective heat transfer on the поверхность PCB (with undamaged one-ounce copper heat sinks and countless heat dissipation holes on both the top and bottom layers) to determine the board area required for heat dissipation.

приблизительное значение требуемой площади PCB не учитывает роль отверстий для охлаждения, which transfer heat from the top metal layer (the package is connected to the PCB) to the bottom metal layer. грунт используется в качестве второго поверхностного слоя, from which convection can transfer the heat from the board. для того чтобы приблизить площадь платы, at least 8 to 10 heat dissipation holes must be used. тепловое сопротивление радиатора приближено к нижнему.

Это приблизительное значение относится к типичному проходному отверстию диаметром в 0,5 унций на медной стороне 12 миллиграммов. вся область под открытым ковриком сконструирована таким образом, чтобы в ней было как можно больше отверстий для отвода тепла и чтобы эти отверстия образовались в решетке с интервалом от 1 до 1,5 мм.

словом

The SIMPLE SWITCHER power module provides an alternative to complex power supply designs and typical PCB layouts related to DC/преобразователь постоянного тока. Хотя проблема с раскладкой решена, для оптимизации модульных характеристик с хорошим обходом и охлаждением, по - прежнему необходимо выполнить некоторые проектные работы.