Дизайн фільтра живлення для автоматизації темпу друкованих плат
9 січня 2017 р. У Томових ланцюгах
Неправильна конструкція фільтра живлення призводить до ненадійного обладнання. Це страшно часто. Правильна конструкція фільтра джерела живлення допомагає усунути цілий клас загадкових проблем із ланцюгом та покращує обхід джерела живлення. Щоб створити кращий дизайн, виконайте такі дії:
- Зрозумійте вимоги до фільтра живлення.
- Використовуйте прості ескізні правила, щоб знайти значення компонентів.
- Повторіть конструкцію, використовуючи симулятор схеми.
Високочастотна пульсація проходить прямо через лінійний регулятор. Пульсація виникає від імпульсних джерел живлення, цифрових схем та радіоперешкод. На частотах вище приблизно 10 кГц більшість лінійних регуляторів починають втрачати ефективність. Малі байпасні конденсатори, розподілені між мікросхемами, стають ефективними приблизно на 1 МГц. Простий фільтр для роз'єднання джерела живлення, виготовлений з котушки індуктивності та конденсатора, покриває розрив між 10 кГц та 1 МГц. Правильна конструкція роз’єднувального фільтра гарантує, що він не спричинить більше проблем, ніж вирішує.
На наведеній вище схемі показано типові діапазони частот фільтрації джерела живлення. Ретельний дизайн з високоефективними компонентами може розширити ці діапазони частот, і не всі конструкції мають однакові вимоги до відмови від пульсацій.
Хороший фільтр живлення може бути побудований з однієї індуктивності та демпфірованого конденсатора. Це називається LC-фільтром. Можливі інші конструкції з більшою чи меншою кількістю компонентів. Процес проектування полягає в тому, щоб спочатку сформувати вимоги до індуктора ФУНТ, вибрати кандидата на індуктор, а потім розробити фільтр навколо нього. Якщо прийнятного фільтра не вдається розробити, з’ясуйте, що сталося з індуктором, виберіть кращий індуктор і спробуйте ще раз.
У прикладі конструкції регулятор живлення передбачається поза платою, а регульована напруга надходить через роз'єм. Коли є місцевий регулятор, конструкція простіша, і іноді фільтр живлення може бути зменшений.
Фільтр живлення поставляється після регулятора, тому він повинен мати низький перепад постійної напруги. Специфікація індуктора має значення опору постійного струму. Падіння напруги приблизно на 20% більше, ніж цей опір, помножений на струм. На додаткові 20% припадає збільшення опору мідного дроту індуктора при більш високих температурах.
Вибір індуктора
Значення індуктивності, необхідне для фільтра, не надто важко розрахувати. Він повинен бути приблизно в десять разів більший за всі інші індуктивності послідовно із джерелом живлення. Якщо в подачі немає інших індукторів або феритових гранул, ця індуктивність обумовлена кабелями та слідами друкованої плати. Не надто точне наближення для розрахунку цієї індуктивності полягає у тому, щоб взяти максимальну довжину для потужності, що рухається, і помножити на 1 нГн на міліметр. Індуктивність силових площин набагато нижча, і для цього розрахунку довжину шляхів силової площини можна ігнорувати.