Thiết kế điện tử - Điểm mấu chốt về thiết kế chuyển mạch cung cấp điện PCB

Chuyển mạch cung cấp điện PCB không chỉ là một tần số cao, mạch chuyển mạch hiện tại cao (chẳng hạn như transistor chuyển mạch và máy biến áp tần số cao, vv), mà còn là một mạch đo và điều khiển dòng điện nhỏ, kết nối giữa các mạch rất phức tạp.

Khi thiết kế PCB, để bắt đầu từ mạch, để phân biệt giữa các mối quan hệ của dòng điện lớn và nhỏ, để đo lường, kiểm soát và điều khiển các mối quan hệ của mạch, để xử lý bố trí của đường dây mặt đất. Trong thiết kế PCB của nguồn chuyển mạch, thiết kế dây mặt đất là rất quan trọng. Điều này là do điện áp và dòng điện thay đổi mạnh mẽ tại thời điểm các transistor chuyển đổi được bật và tắt từ nguồn chuyển đổi, và do sự hiện diện của trở kháng chung của dây mặt đất, điện áp và dòng điện thay đổi mạnh có thể gây nhiễu nghiêm trọng cho dây mặt đất. Trên bố cục của các đường nối đất, chỉ đơn giản là ở lại khái niệm "cùng tiềm năng DC" là không khả thi. Để xem xét các quá trình năng động của mạch, hãy chú ý đến dòng điện trong dây mặt đất và dòng chảy của nó. Thông qua dòng chảy của dòng điện, chúng ta có thể phân tích xem bố cục của các đường mặt đất có hợp lý hay không và xác định xem có nhiễu hay không.

Sự hợp lý của bố trí đường nối đất có thể được đánh giá bằng hai điều kiện sau.

1. Liệu dòng điện trong dây đất có chảy qua các mạch, bộ phận và dây khác không liên quan đến dòng điện này hay không.

2. Có dòng điện trong các bộ phận và mạch khác chảy vào dây nối đất của phần mạch này không? Mạch 1 và mạch 2 tạo thành vòng lặp với nguồn điện thông qua phần nối đất chung AB. Từ phân tích trước đó, có thể biết rằng đoạn AB có thể tương đương với kết nối nối tiếp của điện trở và cuộn cảm với một số trở kháng nhất định. Vì tất cả các dòng điện của mạch 1 và mạch 2 đi qua đoạn AB, đoạn AB trở thành trở kháng chung. Khi toàn bộ mạch hoạt động, sự thay đổi dòng điện của mạch 1 hoặc mạch 2 gây ra sự thay đổi tiềm năng tại điểm A, ảnh hưởng đến trạng thái hoạt động của mạch 1 và mạch 2, tạo ra nhiễu đồng trở kháng.

Trong thiết kế PCB của nguồn cung cấp chuyển mạch, tần số hoạt động của nguồn cung cấp chuyển mạch thường chỉ vài chục đến vài trăm kilohertz và yêu cầu đã có thể được đáp ứng bằng cách sử dụng một điểm nối đất duy nhất. Phương pháp tiếp đất một điểm cũng có thể tách nguồn tiếng ồn khỏi các mạch nhạy cảm.

Chuyển mạch mạch biến tần điện một phần nối đất

(1) Để có được hiệu suất tương thích điện từ tốt hơn và giảm tác động của gợn chỉnh lưu tần số công suất trên hoạt động mạch SG6840, đầu ra của mạch chỉnh lưu cầu phải được kết nối đầu tiên với tụ C2 và sau đó với mạch biến tần.

(2) Trong vòng lặp dòng điện lớn trong phần biến tần (biến áp tần số cao C2 - MOSFET - RS-C2), kết nối giữa RS và C2 phải càng ngắn càng tốt và không nên đặt bất kỳ phần tử nào giữa RS và C1. Thiết bị.

(3) Tách vòng nối đất của C1, kết nối một đường với GND của SG6840 và một đường khác với cuộn dây bù đắp.

(4) C1 phải càng gần VDD và GND của SG6840 càng tốt để có hiệu ứng tách và lọc tốt nhất.

(5) RL, RT và khớp nối quang điện trong mạch điều khiển SG6840 phải được kết nối với nhau và gần GND của SG6840.

(6) GND của SG6840 phải được kết nối với đầu nối đất của RS.

Ví dụ về thiết kế PCB chuyển mạch cung cấp điện TOPSwitch

1. Mạch nguồn chuyển mạch TOP204YA1 là sơ đồ mạch nguồn chuyển mạch với chip TOP204YA1 làm lõi. Sơ đồ mạch nguồn chuyển mạch TOP204YA1

2. Điểm nối đất duy nhất của chân nguồn TOP204YA1 được thể hiện trong Hình 7-17, tụ điện tự động khởi động lại/bù C5 phải được kết nối với nguồn điện của TOP204YA1 bằng cáp nối đất duy nhất. Để tránh tắt nhầm hoặc hoạt động không ổn định trong quá trình dẫn điện do dòng chuyển đổi cực nguồn quá lớn, bố trí PCB hợp lý phải được thực hiện. Dây điện áp cao của tụ điện đầu vào C1 phải được kết nối trực tiếp với đĩa nguồn và không thể kết nối với đường của C5. Các dòng trả về bù đắp/phản hồi cũng nên được kết nối trực tiếp với đĩa nguồn. Thiết bị đầu cuối chân nguồn TOP204YA1 Thiết bị đầu cuối chân nguồn phải ngắn nhất có thể, không uốn cong hoặc kéo dài chân nguồn. Đối với các cực rò rỉ, chân rò rỉ có thể được uốn cong hoặc kéo dài đúng cách nếu cần. Để cài đặt TOP204YA1, nó phải được cắm hoàn toàn vào PCB pad.

3. Bố trí PCB và bố trí dây PCB của các thành phần chính và bố trí dây của các thành phần quan trọng.

4. Bố trí PCB và kiểm tra dây Các mục bố trí PCB và kiểm tra dây điện như sau.

1. Các chân chính của TOP204YA1 (U1), C1 và máy biến áp T1 phải càng gần càng tốt để giảm chiều dài dây và diện tích vòng lặp của PCB. Dòng điện chuyển mạch tốc độ cao chảy qua dây kết nối của các thành phần này, thường dẫn đến phát xạ EMI chế độ chung. Chú ý đến việc lắp đặt TOP204YA1 và tản nhiệt.

2. Các chân chính của VD1, VR1 và máy biến áp T1 phải càng gần càng tốt để giảm chiều dài dây PCB và diện tích vòng lặp. Dòng điện chuyển mạch tốc độ cao chảy qua dây kết nối của các thành phần này, thường dẫn đến phát xạ EMI chế độ chung.

3. Rò rỉ của TOP204YA1 (U1) được kết nối với chân chính của T1 và dòng in của điốt indica VD1 phải rất ngắn. Ngoài dòng điện tốc độ cao trên dòng in, còn có điện áp chuyển mạch cao, điều này cũng dẫn đến phát xạ EMI chế độ chung bổ sung.

4. Các cực nguồn của TOP204YA1 (U1) nên được kết nối trực tiếp với C1 và không nên kết nối với các đường nhánh khác.

5. Tụ điện Y1 C7 nên được kết nối trực tiếp với đầu trở lại của cuộn dây bù đắp của máy biến áp T1 bằng dây in dày và pha cuối trở lại của cuộn dây đầu ra thứ cấp.

6. Thiết bị đầu cuối trở lại của cuộn dây bù đắp chính của máy biến áp T1 nên được kết nối trực tiếp với nguồn điện của TOP204YA1 (U1), các thành phần khác không nên được kết nối với dòng in này vì điện áp thử nghiệm của sét đánh sẽ gây ra tiếng ồn trên nó. 7. Offset diode VD3 nên càng gần càng tốt với chân cuộn bù đắp của máy biến áp T1 để rút ngắn chiều dài của dây dẫn anode (điện áp chuyển đổi cao trên dây dẫn anode) và tăng chiều dài của dây dẫn cathode tương đối "sạch".

8. Cathode của VD3 nên được kết nối trực tiếp với C4 và các thành phần khác không nên kết nối với dòng in này vì dòng chỉnh lưu của điện áp thử nghiệm và sét đánh sẽ tạo ra điện áp nhiễu trên nó. Do đó, C4 nên được kết nối với thiết bị ghép nối quang điện U2 bằng dây của PCB và dây vá trên bề mặt của cụm PCB.