Công nghệ PCB - Trên chế độ chuyển đổi PCB, vị trí cuộn cảm là phù hợp

Cuộn cảm trên pcb là các thành phần thụ động được sử dụng để lưu trữ năng lượng trong mạch và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử. Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, việc áp dụng điện cảm trên bảng mạch in (PCB) ngày càng trở nên quan trọng và đã trở thành một phần không thể thiếu của các sản phẩm điện tử hiện đại.

Bộ điều chỉnh chuyển mạch để chuyển đổi điện áp sử dụng để lưu trữ năng lượng khi cảm ứng đến. Những cuộn cảm này thường có kích thước lớn và phải được đặt trong bố cục bảng mạch in (PCB) của bộ điều chỉnh chuyển mạch. Nhiệm vụ này không khó vì dòng điện chạy qua cuộn cảm có thể thay đổi, nhưng không phải ngay lập tức. Thay đổi chỉ có thể liên tục và thường tương đối chậm.

Bộ điều chỉnh chuyển đổi dòng điện qua lại giữa hai đường dẫn khác nhau. Việc chuyển đổi này rất nhanh và phụ thuộc vào thời gian của cạnh chuyển đổi. Các đường mà dòng điện chuyển mạch chảy qua được gọi là mạch nhiệt hoặc đường dẫn dòng điện xoay chiều và chúng dẫn dòng điện ở một trạng thái chuyển mạch và không ở trạng thái khác. Trong bố trí PCB, diện tích mạch nhiệt phải nhỏ hơn và đường dẫn phải ngắn hơn để giảm thiểu điện cảm ký sinh trong các đường dẫn này. Dòng điện cảm ký sinh tạo ra sự mất cân bằng điện áp không mong muốn và gây nhiễu điện từ (EMI).

Do đó, có thể giả định rằng vị trí của cuộn cảm không quan trọng. Đặt cuộn cảm bên ngoài vòng nhiệt là đúng, vì vậy vị trí đặt là thứ yếu trong trường hợp này. Tuy nhiên, có một số quy tắc cần tuân theo. Dây điều khiển nhạy cảm không được đặt bên dưới cuộn cảm (không phải trên hoặc dưới bề mặt PCB), lớp bên trong hoặc mặt sau của PCB. Dưới ảnh hưởng của dòng điện, cuộn dây tạo ra một từ trường ảnh hưởng đến tín hiệu yếu trong đường dẫn tín hiệu. Trong bộ điều chỉnh chuyển mạch, đường dẫn tín hiệu quan trọng là đường dẫn phản hồi, kết nối điện áp đầu ra với IC điều chỉnh chuyển mạch hoặc bộ chia điện trở.

Cũng cần lưu ý rằng cuộn dây thực tế có hiệu ứng điện dung và cảm ứng. Các cuộn dây được kết nối trực tiếp với nút chuyển đổi của bộ điều chỉnh công tắc giảm áp. Kết quả là, sự thay đổi điện áp trong cuộn dây là mạnh mẽ và nhanh chóng như điện áp tại nút chuyển đổi. Do thời gian chuyển mạch ngắn trong mạch và điện áp đầu vào cao, có hiệu ứng khớp nối đáng kể trên các đường dẫn khác trên PCB. Do đó, các đường nhạy cảm nên tránh xa các cuộn dây. Như bạn có thể thấy từ hình ảnh, đường dẫn phản hồi màu vàng là một khoảng cách nhất định từ cuộn dây L1. Nó nằm ở lớp bên trong của bảng.

Một số nhà thiết kế mạch thậm chí không muốn bất kỳ lớp đồng nào trên chất nền PCB dưới cuộn dây. Ví dụ, ngay cả trong các lớp mặt phẳng nối đất, chúng cung cấp một notch bên dưới cuộn cảm. Mục tiêu là để ngăn chặn một xoáy hình thành trong mặt phẳng mặt đất bên dưới cuộn dây do từ trường của cuộn dây. Không có gì sai với cách tiếp cận này, nhưng cũng có ý kiến cho rằng mặt phẳng nối đất nên được giữ nhất quán và không nên bị gián đoạn:

Trong thiết kế PCB, chủ yếu có một số loại cuộn cảm sau đây:

Cuộn cảm cuộn dây: cuộn cảm được làm bằng dây có công suất cao và giá trị cảm ứng cao, thích hợp cho các ứng dụng tần số cao.

Cuộn cảm màng mỏng: Được sản xuất bằng công nghệ màng mỏng, chúng nhỏ và có thể hoạt động ở tần số cao và phù hợp với các thiết bị có không gian hạn chế.

Cuộn cảm Ferrite: Sử dụng vật liệu Ferrite làm lõi từ, chúng cung cấp giá trị cảm ứng cao hơn, chủ yếu được sử dụng trong thiết kế nguồn và bộ lọc.

Các chức năng chính của cuộn cảm trên PCB bao gồm:

Bộ lọc: Cuộn cảm có thể được kết hợp với tụ điện để tạo thành bộ lọc low-pass hoặc high-pass để giảm thiểu tiếng ồn và nguồn điện mượt mà.

Lưu trữ năng lượng: Trong nguồn chuyển mạch, cuộn cảm chịu trách nhiệm lưu trữ và giải phóng năng lượng để tăng hiệu quả của nguồn điện.

Xử lý tín hiệu: Cuộn cảm có thể được sử dụng trong chuỗi tín hiệu để xử lý tín hiệu ở tần số cụ thể, ức chế tần số không mong muốn và cải thiện chất lượng tín hiệu.

Hiệu suất của cuộn cảm bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, đặc biệt là tần số hoạt động. Cuộn cảm chủ yếu thể hiện sự cản trở hiện tại hoặc trở kháng cảm ở tần số thấp. Khi tần số tăng lên, điện trở tăng dần cho đến khi đạt được tần số cộng hưởng, khi cuộn cảm thể hiện các đặc tính điện dung. Chọn cuộn cảm thích hợp để đảm bảo giá trị ổn định của nó là rất quan trọng trong thiết kế.

Có một số khía cạnh cần xem xét khi chọn cuộn cảm cho thiết kế mạch:

Cuộn cảm: Đảm bảo giá trị cuộn cảm được chọn phù hợp với yêu cầu mạch để đảm bảo hiệu suất mạch.

Tần số hoạt động: Chọn đúng loại cuộn cảm có đặc tính tần số mong muốn để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Kích thước và công suất: Khi không gian trong bố trí PCB bị hạn chế, cần phải chọn kích thước cuộn cảm phù hợp để đáp ứng yêu cầu năng lượng và tối ưu hóa hệ thống dây điện.

Quản lý nhiệt: Cuộn cảm tạo ra nhiệt trong quá trình hoạt động và bố trí thích hợp để đảm bảo tản nhiệt tốt cũng là một cân nhắc thiết kế quan trọng.

Mặt phẳng mặt đất được sử dụng để che chắn có hiệu quả và không bị gián đoạn.

Hàm lượng đồng của PCB càng nhiều, tản nhiệt càng tốt.

Ngay cả khi các xoáy được tạo ra, những dòng này chỉ chảy cục bộ, gây ra tổn thất nhỏ và hầu như không ảnh hưởng đến chức năng của mặt phẳng mặt đất.

Do đó, có sự đồng thuận rằng sự hình thành nên được giữ nguyên ngay cả bên dưới vòng tròn.