Fuente de alimentación conmutada Diseño de PCB para compartir experiencias

Todo ingeniero electrónico debe saber que el diseño de PCB ocupa una posición muy importante al diseñar. Tomando la fuente de alimentación como ejemplo, el diseño de PCB afectará directamente el rendimiento de EMC, el ruido de salida, la capacidad antiinterferente e incluso las funciones básicas de la fuente de alimentación. El diseño de PCB de la sección de alimentación es ligeramente diferente de otro hardware. ¿Cómo lo diseño?


Espaciado


Para productos de alto voltaje, se debe considerar el espacio entre líneas. Por supuesto, el espacio que puede cumplir con los requisitos de seguridad correspondientes es, por supuesto, el mejor, pero en muchos casos, para productos que no requieren certificación o no pueden cumplir con la certificación, el espacio está determinado por la experiencia. ¿Cuál es el espacio adecuado? Debe considerarse si la producción puede garantizar la limpieza de la superficie, la humedad ambiental y otras contaminaciones.


Para la entrada de la red eléctrica, incluso si la superficie de la placa puede mantenerse limpia y sellada, el drenaje a la fuente del tubo MOS está cerca de 600 V, ¡lo que en realidad es más peligroso que 1 mm!


Componentes de borde de placa


Los condensadores SMD u otros dispositivos vulnerables en el borde de la PCB deben considerar la dirección de la placa secundaria de la PCB al colocar, como se muestra en la comparación de la tensión en el dispositivo cuando se muestran los diversos métodos de colocación.

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Se puede ver que el dispositivo debe estar lejos y paralelo al borde de la placa secundaria, de lo contrario, los componentes pueden dañarse debido a la placa secundaria de la PCB.


Área de bucle


Ya sea entrada o salida, bucle de alimentación o bucle de señal, debe ser lo más pequeño posible. El campo electromagnético emitido por el circuito de alimentación resultará en características EMI deficientes o ruido de salida grande; al mismo tiempo, si es recibido por el lazo de control, puede causar anomalías.


Por otro lado, si el área del circuito de alimentación es grande, su inductancia parásita equivalente también aumentará, lo que puede aumentar el pico de ruido de drenaje.


Traza clave


Debido al efecto di / dt, la inductancia en el nodo dinámico debe reducirse, de lo contrario se generará un fuerte campo electromagnético. Si desea reducir la inductancia, es principalmente para reducir la longitud del cableado, y aumentar el ancho tiene menos efecto.


Línea de señal


Para toda la sección de control, considere enrutarlo lejos de la sección de alimentación. Si los dos están juntos debido a otras restricciones, la línea de control y la línea de alimentación no deben estar en paralelo, de lo contrario, la fuente de alimentación puede funcionar de manera anormal y oscilar.


Además, si la línea de control es muy larga, debe colocar un par de cables de ida y vuelta cerca uno del otro, o colocar los dos en los dos lados de la PCB y mirarlos directamente para reducir el área del bucle y evitar interferencias El campo electromagnético de la parte de potencia. La Figura 2 ilustra los métodos de cableado de línea de señal correctos e incorrectos entre los puntos A y B.

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¡Por supuesto, debe haber la menor cantidad de vías posibles en las líneas de señal!


Cobre


A veces, la colocación de cobre es completamente innecesaria e incluso debe evitarse. Si el área de cobre es lo suficientemente grande y su voltaje cambia constantemente, puede actuar como una antena para irradiar ondas electromagnéticas a los alrededores; Por otro lado, puede captar fácilmente el ruido.


Por lo general, solo se permite colocar cobre en los nodos estáticos, por ejemplo, el cobre en el nodo "tierra" del terminal de salida puede aumentar de manera equivalente la capacitancia de salida y filtrar algunas señales de ruido.


Mapa


Para un circuito, se puede colocar cobre en un lado de la PCB, y se asignará automáticamente de acuerdo con el cableado en el otro lado de la PCB para minimizar la impedancia de este circuito. Esto es como un conjunto de impedancias con diferentes valores de impedancia conectados en paralelo, y la corriente elegirá automáticamente la ruta con la menor impedancia para fluir.


De hecho, puede cablear en un lado del circuito de control y cobre en el otro lado del nodo "tierra". Los dos lados están conectados a través de vías.


Diodo rectificador de salida


Si el diodo rectificador de salida está cerca del terminal de salida, no debe colocarse en paralelo con la salida. De lo contrario, el campo electromagnético generado por el diodo penetrará en el bucle formado por la salida de potencia y la carga externa, lo que aumentará el ruido de salida medido.

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Suelo


El cableado del cable de tierra debe ser muy cuidadoso, de lo contrario, el rendimiento de EMS, EMI y otros pueden verse deteriorados. Para la "conexión a tierra" de la PCB de la fuente de alimentación conmutada, deben lograrse al menos los dos puntos siguientes: (1) la conexión a tierra de la alimentación y la conexión a tierra de la señal deben conectarse en un solo punto; (2) no debe haber bucle de tierra.


Condensador Y


La entrada y la salida a menudo están conectadas a condensadores Y. A veces, por alguna razón, puede que no sea posible colgarlos en la tierra del capacitor de entrada. En este momento, recuerde que deben estar conectados a un nodo estático, como un terminal de alto voltaje.


Otro


En el diseño de PCB de potencia real, puede haber otros problemas a considerar, como "el varistor debe estar cerca del circuito protegido", "inducción eléctrica en modo común para aumentar los dientes de descarga", "la fuente de alimentación del chip VCC debería aumentar condensador de cerámica ", etc. Además, si se necesita un tratamiento especial, como lámina de cobre, blindaje, etc., debe considerarse en la etapa de diseño de PCB.


A veces hay situaciones en las que múltiples principios entran en conflicto entre sí. Conocer a uno de ellos no se encontrará con el otro. ¡Esto requiere que el ingeniero aplique la experiencia existente y determine el cableado más adecuado de acuerdo con los requisitos reales del proyecto!


Para resumir


Para crear un producto altamente estable, se requieren muchos detalles de diseño en el diseño del hardware. Este artículo es solo para presentar el diseño de fuente de alimentación más común en hardware. Para que el producto o sistema en general tenga una fuente de alimentación estable y confiable, la mayoría de los ingenieros eligen un módulo de alimentación como base para la fuente de alimentación del sistema.