PCB Blogu - Güç malzemeleri değiştirmek için hızlı PCB tahta tasarımı oluşturun

Bugün düzenleyici ve güç malzemeleri değiştirmek daha kompleks ve daha güçlü ve daha yüksek değiştirme frekansları tasarımcılarla karşı karşılaşan en önemli sorunlardan biri, PCB tahtası tasarımı daha da zorlaştırıyor. Aslında, PCB düzeni iyi ve kötü değiştirme güç tasarımları arasında farklı ayrılmak için suya çevrildi. Bu makale PCB düzeni nasıl oluşturacağını bazı tavsiye verir.

3A değiştirme düzenleyicisini 24V'e 3.3V'e indiren bir düzenleyici düşünün. Böyle 10W düzenleyicisini tasarlamak başlangıçta çok zor görünmeyebilir ve tasarımcılar yakında uygulama sahnesine taşınabilir. Fakat Webench gibi tasarım yazılımını kabul ettikten sonra ne sorunları gerçekten bulalım. Eğer yukarıdaki ihtiyaçları girersek, Webench birkaç IC ailesinden "Daha basit değiştirici" ailesinde LM25576 (42V girdi aygıtı içerisinde 3A FET) seçir. TSSOP-20 paketinde sıcaklık patlaması var. Ses veya etkileşimliliğin iyileştirmelerini Webench menüsüne dahil edilir. Tasarım, büyük bir PCB tahtası alanı gereken büyük miktarda induktor ve kapasitörler gerekiyor. Webench Tablo 1'de gösterilen seçenekleri sağlar.

Etkileşimliliğin %84 olduğunu fark etmeye değer, ve bu etkileşimliliğin girdi-çıkış basınç farkısı çok düşük olduğunda ulaşılır. Bu örnekte, girdi/çıkış oranı 7'den daha büyük. Genelde, iki fazla devre, fazla fazla oranı azaltmak için kullanılabilir, fakat iki düzenleyici ile başarılı etkilik daha iyi olmayacak. Sonra, PCB tahta alanının değiştirme frekansiyasını seçiyoruz. Yüksek değiştirme frekansları düzenleme sorunları yaratabilir. Webench tüm aktif ve pasif komponentler ile devre diagramları oluşturur. Şimdiki yollara bir bakın: Kızıl durumda FET döngüsünü mark a edin; FET dönüşünü yeşil durumda işaretleyin. İki farklı durumu izleyebiliriz: iki renk ve bölgeler sadece bir renk olan bölgeler. Son davaya özel dikkat vermeliyiz, bu yüzden şu anda sıfır ve tamam ölçek arasında değişiklikler var. Bunlar yüksek di/dt bölgeler. Yüksek di/dt değiştirme akışı PCB tahtası kablosu çevresinde önemli bir manyetik alanı oluşturacak. Bu da devredeki di ğer aygıtlar ve aynı veya yakın PCB tahtasında diğer devreler için önemli bir araştırma kaynağı olacak. Bunun değişiklik bir akışı olmadığını tahmin ediyorsanız, ortak şu anki yol çok önemli değil ve di/dt etkisi çok daha küçük. Diğer taraftan, bu bölgeler zamanında daha büyük bir yük taşıyacak. Bu örnekte, ortak yollar diode katodan çıkış alanına ve çıkış alanından diode anodete kadar. Çıkış kapasitörü yükleri ve taşları olarak bu kapasitör yüksek bir di/dt üretir. Çıkış kapasitörlerini bağlayan tüm bölümler iki şartı sağlamalı: yüksek akışın yüzünden geniş olmalı ve di/dt etkisini azaltmak için mümkün olduğunca kısa olmalı.

PCB dizaynının anahtar noktaları Aslında tasarımcılar Vout ve yerden kabloları kapasitelere göndererek böyle denilen geleneksel dizaynları uygulamamalılar. Bu kablolar büyük değişiklik akışları taşıyacak, bu yüzden çıkış ve yere doğrudan kapasitör terminallerine bağlanmak daha iyi bir yaklaşımdır. Böyle değişiklik akışlar sadece kapasitörler üzerinde görünüyor. Kapacitörleri bağlayan di ğer kablolar neredeyse sürekli akışı taşıyor, bu yüzden di/dt ile ilgili herhangi bir sorun çözülüyor. Dünya sık sık yanlış anlaşılan başka bir şey. Basit bir toprak uça ğını "Layer 2" üzerine yerleştirmek ve bu katına tüm alanları bağlamak pek iyi çalışmayacak. Bakalım neden. Bizim tasarlama örneğimiz, yerden kaynağa dönmek zorunda olan 3A'ye kadar yükseldi (24V araba bateri veya 24V elektrik tasarımı). Diode, COUT, CIN ve yükünün toprak bağlantısı daha büyük bir akışı olacak ve değiştirme yöneticisinin toprak bağlantısı küçük bir akışı olacak. Aynı şey dirençli bölücünün yeryüzü referensine uyuyor. Eğer yukarıdaki bütün toprak çatlakları bir yeryüzü uçağı ile bağlantılıysa, toprak çatları oluşacak. Dönüşteki küçük, hassas noktalar olsa da (tersi voltasyon alındığı dirençli bölücü gibi) stabil bir yer referansı olmayacak. Bu şekilde, bütün voltaj düzenlemesi tam olarak etkilenecek. Aslında ikinci seviyedeki yeryüzü uçağında gizlenen kaynaklar da "yüzük" üretir ve bulunmak çok zor. Ayrıca yüksek ağımdaki bağlantılar, arazi ve sesin başka bir kaynağı olan yeryüzü uçaklarına vias kullanmalı. İyi bir çözüm ise CIN toprağını devreğin giriş ve çıkış tarafındaki tüm yüksek alan yöneticilerinin yıldız düğümü olarak bağlamak. Bu yıldız düğümü toprak uçağını ve iki küçük ağımdaki alan bağlantılarını bağlıyor (IC ve voltaj bölücüsü). Şimdi toprak uçağı temiz olacak: yüksek akışı yok, toprak sıçraması yok. Bütün yüksek alanlar CIN topraklarına bağlı yıldız. Tüm tasarımcıların yapması gereken şey, toprak kabloları (PCB'nin en üst katında) mümkün olduğunca kısa ve kalın tutmak. Kontrol edilmeli düğümler kolayca rahatsız edildiği gibi yüksek impedans düğümleri. Kritik düğüm, direktör bölücüs ünden sinyali alınan IC'nin geri dönüş pişindedir. FB pin, bir amplifikatöre (LM25576 gibi) ya da bir karşılaştırıcı (histeris yöneticisi gibi) girişidir. İki durumda FB'deki impedans çok yüksektir. Bu yüzden, dirençli bölücü FB pinin sağına yerleştirilmeli, dirençli bölücünün ortasından FB'ye kısa bir kablo ile. Çıkıştan dirençli bölücüye ulaştırmalar düşük impedans ve daha uzun ipucu dirençli bölücüye bağlanmak için kullanılabilir. Burada önemli olan şey, kablo uzunluğu değil. Diğer düğümler bu kadar kritik değil. Bu yüzden düğümleri, diodları, COUT, değiştirme yöneticisinin VIN pipini, ya da CIN değiştirmeyi endişelenme.

The wiring method will make a difference to the resistor divider. Bu kablo COUT'dan direnç bölücüye gidiyor ve toprağı COUT'a dönüyor. Çeviri açık bir alan oluşturmadığından emin olmalıyız. Açık bölge alıcı antene olarak çalışıyor. Eğer tel altındaki toprak uça ğının araştırmalarından özgür olmasını sağlayabilirsek, kablo ve tel altındaki alan ve 1 ve 2 katların arasındaki uzakta da araştırmaları özgür olmalı. Yerin 4. katta olmamasının neden mesafe önemli bir şekilde arttığı açık. Başka bir yol, 1. katta dirençli bölücünün toprak bağlantısını yönlendirmek ve bölgeyi daha küçültmek için iki kablo paralel ve olabildiği kadar yakın bir araya sahip olmak. Bu noktalar sinyalin yayıldığı tüm kablolara uygulanır: sensor bağlantıları, genişletici çıkışları, ADC veya ses amplifikatörü girişimleri. Her analog sinyali sesi alacakları olasılığını azaltmak için işlenmeli. Mümkün olduğunda açık tahta alanını azaltma şartı, düşük impedans izlerine de uygulanır; Bu durumda PCB veya diğer ekipmanlara araştırma sinyalleri yayınlayan potansiyel kaynağımız var. Tekrar tekrarlamak için, açık tahta alanı daha küçük, daha iyi. Diğer iki kablo da kritik, strip IC'nin çıkışından diode ve induktör düğümüne dönüştür. İkincisi, diodan bu düğüme kadar. Bu iki kablo, ikisi de değişiklik a çıldığında ve diod akışını geçtiğinde yüksek bir di/dt var. Bu kablolar mümkün olduğunca kısa ve kalın olmalı. Bu düğümden induktöre ve induktörden COUT'a kadar kablolar daha az kritik. Bu örnekte, induktor akışı relativiyle sabit ve yavaşça değişir. Tek yapmamız gereken voltaj düşürmesi için düşük bir impedans noktası olduğundan emin olmak.

Praktik örnek analiziThe main component is a controller that works with external FET in a MSOP-8 package. CIN yakınlarındaki uzaya dikkat edin, bu kapasitörün toprak noktası diode anodu ile doğrudan bağlı. Elektrik toprakların içindeki kabloları daha kısa yapamazsın! FET[SW] katoda-induktör-FET arasındaki kabloları kısa etmek için birkaç milimetre yukarı taşınabilir. COUT alanı görünmez. Ama karşı koyucu bölücüsü (FB1-FB2) bu IC'ye çok yakın olduğunu görebiliriz. FB2 başka bağımsız bir toprak uçağı ile bağlantılı ve IC topraklarına da aynı şekilde tedavi edilir. "sinyal" toprağını yeryüzünde bağlamak için üç vial kullanın ve "güç" toprağını PCB tahtasının GND pipini de üç vial kullanarak bağlı. Bu şekilde "sinyal" toprakları "güç" toprakında gerçekleşen bir yere sıçramayı görmüyor. Eğer yukarıdaki birkaç basit kural uyabilirseniz, PCB tasarımınız daha düzgün olacak. Düzenleme tasarımını başlatmadan önce, PCB tahtası tasarımı dikkatli olarak düşünmek için zamanını almak için çarpma etkisi olacak. Bu da gelecekte enerji tasarımında normal davranışları çözmek için zamanını kurtarabilir.