Tin tức về PCB - Chuyển đổi cung cấp điện PCB Ban thiết kế cân nhắc

Với việc cải thiện hiệu suất của thiết bị bán dẫn điện và đổi mới công nghệ chuyển đổi công tắc, công nghệ điện tử công suất đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị cung cấp điện khác nhau. Hiện nay, các sản phẩm cung cấp năng lượng chuyển mạch có xu hướng nhỏ, tốc độ cao và mật độ cao. Xu hướng này đã dẫn đến các vấn đề về tương thích điện từ ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Quá trình chuyển đổi tần số cao của điện áp và dòng điện tạo ra một lượng lớn EMI (nhiễu điện từ). Nếu không hạn chế phần nhiễu này, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động bình thường của các thiết bị điện xung quanh. Do đó, thiết kế PCB của nguồn chuyển mạch là một khía cạnh quan trọng để giải quyết vấn đề tương thích điện từ của nguồn chuyển mạch. Lý do tại sao bảng mạch PCB được coi là một thành phần quan trọng không thể hoặc thiếu trong thiết kế nguồn chuyển mạch là vì nó chịu trách nhiệm kết nối kép các bộ phận điện và cơ khí của nguồn chuyển mạch và là chìa khóa để giảm thiết kế EMI của thiết bị điện tử.

1 nhiễu điện từ trong thiết kế PCB

1.1 Nhiễu ghép điện từ

Trong thiết kế mạch, nhiễu khớp nối điện từ ảnh hưởng đến các mạch khác chủ yếu thông qua khớp nối dẫn và khớp nối trở kháng chế độ chung. Từ quan điểm thiết kế EMC, mạch nguồn chuyển mạch không giống với mạch kỹ thuật số thông thường, với nguồn gây nhiễu tương đối rõ ràng và đường dây nhạy cảm. Nói chung, nguồn gây nhiễu của nguồn chuyển mạch chủ yếu tập trung vào các thành phần và dây dẫn có điện áp và tốc độ thay đổi dòng điện lớn hơn, chẳng hạn như ống hiệu ứng trường điện, điốt phục hồi nhanh, máy biến áp tần số cao và dây kết nối của nó. Các đường nhạy cảm chủ yếu đề cập đến mạch điều khiển và các đường kết nối trực tiếp với thiết bị đo nhiễu, vì các khớp nối nhiễu này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động bình thường của mạch và mức độ nhiễu truyền ra bên ngoài. Khớp nối trở kháng chế độ chung là khi một dòng điện từ hai mạch đi qua một trở kháng chung, điện áp được hình thành trên một trở kháng chung sẽ ảnh hưởng đến mạch kia.

1.2 nhiễu xuyên âm

nhiễu xuyên âm giữa các thanh, dây và cáp trong bảng mạch in là một trong những vấn đề khó khắc phục nhất trong mạch bảng mạch in. Nói đến nhiễu xuyên âm ở đây là nhiễu xuyên âm theo nghĩa rộng hơn, cho dù nguồn là tín hiệu hữu ích hay tiếng ồn, nhiễu xuyên âm được thể hiện bằng khả năng tương điện và tương cảm của dây dẫn. Ví dụ, một dải trên PCB mang điều khiển và mức logic, và một dải thứ hai gần nó mang tín hiệu mức thấp. nhiễu xuyên âm được mong đợi khi chiều dài dây song song vượt quá 10cm; nhiễu xuyên âm cũng trở thành một vấn đề lớn khi một cáp dài mang một số bộ dữ liệu tốc độ cao nối tiếp hoặc song song và các đường dây điều khiển từ xa. Crosstalk giữa các dây và cáp liền kề được gây ra bởi điện trường thông qua điện dung và từ trường thông qua cảm biến lẫn nhau.

Khi xem xét vấn đề nhiễu xuyên âm trong băng PCB, vấn đề chính là xác định cái nào quan trọng hơn trong các khớp nối điện trường (intercapacitive) và từ trường (intersense). Việc xác định mô hình ghép nối chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố như trở kháng dòng, tần số và các yếu tố khác. Nói chung, khớp nối điện dung chiếm ưu thế ở tần số cao, nhưng nếu một hoặc cả hai nguồn hoặc bộ thu sử dụng cáp được che chắn và nối đất ở cả hai đầu của tấm chắn, khớp nối từ trường sẽ chiếm ưu thế. Ngoài ra, trở kháng mạch thấp thường thấp ở tần số thấp và khớp nối tự cảm là yếu tố chính.

1.3 nhiễu bức xạ điện từ

Sự nhiễu loạn bức xạ là sự nhiễu loạn được giới thiệu do bức xạ của sóng điện từ trong không gian. Bức xạ điện từ PCB được chia thành hai loại: bức xạ chế độ khác biệt và bức xạ chế độ chung. Trong hầu hết các trường hợp, nhiễu dẫn do nguồn chuyển đổi tạo ra chủ yếu là nhiễu chế độ chung, và hiệu quả bức xạ của nhiễu chế độ chung lớn hơn nhiều so với nhiễu chế độ khác biệt. Do đó, việc giảm nhiễu chế độ chung là đặc biệt quan trọng trong thiết kế EMC của nguồn chuyển mạch.

2 bước triệt tiêu nhiễu PCB

2.1 Thông tin thiết kế PCB

Khi thiết kế PCB, bạn cần biết thông tin thiết kế của bảng, bao gồm những điều sau đây:

(1) số lượng thiết bị, kích thước thiết bị và đóng gói thiết bị;

(2) yêu cầu bố trí tổng thể, vị trí bố trí thiết bị, sự hiện diện của các thiết bị công suất cao và các yêu cầu đặc biệt về tản nhiệt thiết bị chip;

(3) tốc độ của chip kỹ thuật số, cho dù PCB được chia thành tốc độ thấp, trung bình và tốc độ cao khu vực, và những gì là giao diện đầu vào và đầu ra khu vực;

(4) loại, tốc độ và hướng truyền của đường tín hiệu, yêu cầu kiểm soát trở kháng của đường tín hiệu, hướng và điều kiện lái xe của tốc độ xe buýt, tín hiệu chính và các biện pháp bảo vệ;

(5) Loại nguồn điện, loại nối đất, yêu cầu dung nạp tiếng ồn cho nguồn điện và mặt đất, thiết lập và phân chia nguồn điện và mặt phẳng mặt đất;

(6) Loại và tốc độ của đường đồng hồ, nguồn và đích của đường đồng hồ, yêu cầu về độ trễ đồng hồ và yêu cầu về hệ thống dây điện dài nhất.

2.2 Lớp PCB

Đầu tiên, xác định số lượng lớp cáp và lớp điện cần thiết để thực hiện chức năng này trong phạm vi chi phí chấp nhận được. Số lượng các lớp của bảng được xác định bởi các yếu tố như yêu cầu chức năng chi tiết, khả năng chống nhiễu, tách các loại tín hiệu, mật độ thiết bị và hệ thống cáp xe buýt. Hiện tại, bảng đã dần phát triển từ bảng đơn, hai và bốn lớp đến nhiều lớp hơn. Thiết kế của bảng in nhiều lớp là biện pháp chính để đạt được các tiêu chuẩn tương thích điện từ. Yêu cầu là:

(1) phân phối các lớp điện riêng biệt và các tầng hình thành có thể ức chế tốt nhiễu chế độ chung vốn có và giảm trở kháng nguồn điểm;

(2) Mặt phẳng nguồn và mặt phẳng mặt đất càng gần nhau càng tốt, và mặt phẳng mặt đất thường ở trên mặt phẳng nguồn;

(3) Tốt nhất là sắp xếp mạch kỹ thuật số và mạch analog trong các lớp khác nhau;

(4) Lớp dây được ưa thích liền kề với toàn bộ mặt phẳng kim loại;

(5) Mạch đồng hồ và mạch tần số cao là nguồn gây nhiễu chính và nên được xử lý riêng.

2.3 Bố trí PCB

Chìa khóa cho thiết kế EMC của bảng mạch in là bố cục và định tuyến, liên quan trực tiếp đến hiệu suất của bảng. Mức độ tự động hóa hiện tại của EDA đối với bố cục bảng mạch là rất thấp và đòi hỏi rất nhiều bố cục thủ công. Kích thước PCB đáp ứng chức năng với chi phí thấp nhất có thể phải được xác định trước khi bố trí. Nếu kích thước PCB quá lớn và phân phối thiết bị bị phân tán trong quá trình bố trí, đường truyền có thể dài, điều này sẽ làm tăng trở kháng, giảm khả năng chống ồn và tăng chi phí. Nếu thiết bị được đặt tập trung, tản nhiệt không tốt và dấu vết liền kề dễ bị nhiễu xuyên âm. Do đó, nó phải được bố trí theo các đơn vị chức năng mạch, trong khi xem xét các yếu tố như khả năng tương thích điện từ, tản nhiệt và giao diện. Bố cục tổng thể phải tuân theo các nguyên tắc sau:

(1) Sắp xếp các đơn vị mạch chức năng khác nhau theo dòng chảy của tín hiệu mạch để dòng chảy tín hiệu phù hợp;

(2) tập trung vào các thành phần cốt lõi của mỗi đơn vị mạch chức năng và các thành phần khác được bố trí xung quanh nó;

(3) Rút ngắn hệ thống dây điện giữa các thành phần PCB tần số cao nhất có thể và giảm thiểu các thông số phân phối của chúng;

(4) Các bộ phận dễ bị nhiễu không nên quá gần nhau, các bộ phận đầu vào và đầu ra phải cách xa nhau;

(5) Ngăn chặn sự kết hợp lẫn nhau giữa dây nguồn, dây tín hiệu tần số cao và dây chung.