Керівні принципи розробки друкованої плати для схем живлення в режимі комутації (SMPS)
Імпульсний блок живлення - це широко використовувана топологія джерела живлення в силовій електроніці. Будь то складний верстат з ЧПУ або компактний електронний пристрій, якщо пристрій підключений до якогось джерела живлення, схема SMPS завжди є обов'язковою. Неправильний або несправний блок живлення може призвести до великої несправності виробу, незалежно від того, наскільки добре спроектована та функціональна схема може бути. Ми вже розробили безліч ланцюгів живлення SMPS, таких як 12V 1A SMPS та 5V 2A SMPS, використовуючи інтегральну схему інтеграції живлення та Viper відповідно.
Кожне імпульсне джерело живлення використовує такий вимикач, як MOSFET або силовий транзистор, який постійно вмикається або вимикається залежно від специфікації драйвера комутації. Частота перемикання цього стану УВІМК. І ВИМК. Коливається від кількох сотень кілогерц до мегагерц. У такому високочастотний комутаційний модуль, тактика проектування друкованих плат набагато важливіша, і її іноді дизайнер не помічає. Наприклад, погана конструкція друкованої плати може призвести до виходу з ладу всієї схеми, а також добре продумана друкована плата може вирішити багато неприємних подій.
Як загальне емпіричне правило, цей посібник надасть деякі деталізовані важливі аспекти Рекомендації щодо оформлення друкованих плат які необхідні для будь-якого типу конструкції друкованої плати на основі імпульсного режиму живлення. Ви також можете ознайомитись із техніками проектування зменшення EMI в схемах SMPS.
Перш за все, для проектування імпульсного джерела живлення потрібно чітко вказати вимоги до електричних схем та технічні характеристики. Блок живлення має чотири важливі частини.
- Вхідні та вихідні фільтри.
- Схема драйвера та супутні компоненти для драйвера, особливо схема управління.
- Комутаційні індуктори або трансформатори
- Вихідний міст та відповідні фільтри.
У конструкції друкованої плати всі ці сегменти повинні бути розділені на друковану плату і вимагають особливої уваги. Ми детально обговоримо кожен сегмент у цій статті.
Вказівки щодо вхідних та пов’язаних фільтрів
Вхід і секція фільтра - це місце, де шумові або нерегульовані лінії живлення підключаються до ланцюга. Тому конденсатори вхідного фільтра потрібно розташовувати на рівномірній відстані від вхідного роз'єму та схеми драйвера. Важливо завжди використовувати коротке з'єднання для підключення вхідної секції до схеми драйвера.
Виділені розділи на зображенні вище відображають близьке розташування фільтрувальні конденсатори.
Вказівки щодо схеми драйвера та схеми управління
Драйвер в основному складається з внутрішнього MOSFET-транзистора, або іноді комутаційний MOSFET-підключений зовні. Комутаційна лінія завжди включається і вимикається дуже висока частота і створює дуже галасливу лінію живлення. Ця частина завжди повинна бути відокремлена від усіх інших з'єднань.
Наприклад, високовольтну лінію постійного струму, яка безпосередньо йде до трансформатора (для SMPS із зворотним зв'язком), або лінію постійного струму, яка безпосередньо йде до індуктора потужності (комутаційні регулятори на основі топології Бака або Посилення), слід розділити.
На зображенні нижче виділений сигнал - це лінія постійного струму високої напруги. Сигнал направляється таким чином, що він відокремлюється від інших сигналів.
Однією з найбільш шумних ліній в конструкції джерела живлення в імпульсному режимі є зливний штифт драйвера, чи є це Змінний до постійного струму або це може бути конструкція імпульсного джерела живлення з низькою потужністю, заснована на топології зниження, посилення або посилення. Він завжди повинен бути відокремлений від усіх інших з'єднань, а також повинен бути дуже коротким, оскільки цей тип маршрутизації зазвичай несе дуже високочастотні сигнали. Найкращий спосіб ізолювати цю сигнальну лінію від інших - використовувати Виріз друкованої плати за допомогою фрезерних або розмірних шарів.
На зображенні нижче показано ізольоване зливне штифтове з'єднання, яке має безпечну відстань від опто-муфти, а також вирізана друкована плата усуне будь-які перешкоди від інших маршрутів або сигналів.
Іншим важливим моментом є те, що схема драйвера майже завжди має зворотній зв'язок або сенсорну лінію (в рази більше, ніж таку, як лінія датчика вхідної напруги, вихідна лінія чутливості), яка є дуже чутливою, і робота драйвера повністю залежить від зондування зворотного зв'язку. Будь-який вид зворотній зв'язок або сенсорна лінія повинні бути коротшими за довжиною, щоб уникнути шумового зв'язку. Такі лінії завжди потрібно відокремлювати від силових, комутаційних або будь-яких інших галасливих ліній.