Hogyan lehet gyorsan azonosítani a tápellátás kapcsoló problémáját?
Az úgynevezett kapcsolóüzemű tápegység olyan tápegységet jelent, amely modern elektronikus teljesítménytechnológiával szabályozza a kapcsolócsőnyílás és a csőszakasz időarányát a stabil kimeneti feszültség fenntartása érdekében. A kapcsolóüzemű tápegység általában impulzusszélesség-modulációs vezérlő IC-ből és MOSFET-ből áll. A teljesítményelektronikai technológia fejlődésével Fejlődés és innováció, a kapcsolóüzemű tápellátás technológiája is folyamatosan megújul. Ezután bemutatok néhány óvintézkedést a kapcsolóüzemű tápegység tervezési folyamatában, és bemutatom, hogyan lehet gyorsan kideríteni a kapcsolóüzemű tápegység problémáját, ha probléma van a kapcsolóüzemű tápegységgel.
A kapcsolóüzemű tápegység elrendezése
A kapcsolóüzemű tápegység egyfajta tápegység, amely modern teljesítményelektronikai technológiát alkalmaz a be- és kikapcsolási időarány szabályozására a stabil kimeneti feszültség fenntartása érdekében. A kapcsolóüzemű tápegység általában impulzusszélesség-modulációs (PWM) vezérlő IC-ből és MOSFET-ből áll.
Az elrendezés nagyon fontos a nagyfrekvenciás kapcsolóüzemű tápegységek tervezésekor. Egy jó elrendezés sok problémát megoldhat az ilyen típusú tápegységgel. Az elrendezésből adódó problémák általában nagy áramerősségeknél jelentkeznek, és hangsúlyosabbak a bemeneti és kimeneti feszültségek közötti nagy feszültségkülönbségeknél. A fő problémák közé tartozik a csökkentett szabályozás nagy kimeneti áramoknál és/vagy nagy bemeneti/kimeneti feszültségkülönbségek, extra zaj a kimeneti és kezdeti hullámformákon, valamint az instabilitás. Az ilyen problémák minimálisra csökkenthetők az alábbi néhány egyszerű elv alkalmazásával.
induktor
A kapcsolóüzemű tápegységek alacsony EMI (elektromágneses interferencia) induktorokat használnak zárt ferritmaggal. Ilyen például a kerek vagy zárt E-magok. Nyitott magok is használhatók, ha alacsonyabb EMI-jellemzőkkel rendelkeznek, és távolabb helyezkednek el az alacsony teljesítményű vezetékektől és alkatrészektől. Nyitott mag használata esetén az is jó ötlet, hogy a mag pólusai merőlegesek legyenek a PCB-re. A rúdmagokat (sTIck magokat) általában a legtöbb nem kívánt zaj kiküszöbölésére használják.
a visszajelzést
Próbálja távol tartani a visszacsatoló hurkot az induktoroktól és a zajforrásoktól. A visszacsatoló vonalat is tegye a lehető legegyenesebbre és vastagabbra. Néha van kompromisszum e két megközelítés között, de a visszacsatoló vezeték távoltartása az induktor EMI-jétől és más zajforrásoktól kritikusabb a kettő közül. Helyezze a visszacsatoló vezetéket a NYÁK-on az induktorral ellentétes oldalra, és válassza le egy alaplappal középen.
szűrőkondenzátor
Kisméretű kerámia bemeneti szűrőkondenzátor használata esetén azt a lehető legközelebb kell elhelyezni az IC VIN tűjéhez. Ez a lehető legtöbbet eltávolítja a vonali induktivitás hatásából, így a belső IC-vezetékek tisztább feszültségforrást kapnak. A kapcsolóüzemű tápegységek egyes kialakításainál általában stabilitási okokból előrecsatolt kondenzátort kell használni, amely a kimenetről a visszacsatoló érintkezőre van csatlakoztatva. Ebben az esetben is a lehető legközelebb kell elhelyezni az IC-hez. A felületre szerelhető kondenzátorok használata csökkenti a vezeték hosszát is, ezáltal csökkentve az átmenő lyukak által okozott zajcsatolást a hatékony antennába (effektív antenna).
kompenzálni
Ha a stabilitás érdekében külső kompenzációs alkatrészekre van szükség, akkor azokat is a lehető legközelebb kell elhelyezni az IC-hez. A felületre szerelhető alkatrészek itt is javasoltak, ugyanazon okok miatt, amelyeket a szűrőkondenzátoroknál tárgyaltunk. Ezek az alkatrészek nem lehetnek túl közel az induktorhoz.
Nyomok és földi síkok
Legyen minden teljesítmény (nagy áram) nyom a lehető legrövidebb, egyenes és vastagabb. Szabványos PCB-n a legjobb, ha az abszolút minimális szélesség 15 mil (0,381 mm) amperenként. Az induktornak, a kimeneti kondenzátornak és a kimeneti diódának a lehető legközelebb kell lennie egymáshoz. Ez segíthet csökkenteni az EMI-t, amelyet a kapcsolási tápegység nyomai okoznak, amikor nagy kapcsolási áram folyik át rajtuk. Ez csökkenti az ólom induktivitását és ellenállását is, ami csökkenti a zajcsúcsokat, a csengetést és az ellenállási veszteségeket, amelyek feszültséghibákat okozhatnak. Az IC földjét, bemeneti kondenzátorát, kimeneti kondenzátorát és kimeneti diódáját (ha van) közvetlenül egy földelőlaphoz kell csatlakoztatni. A legjobb, ha a PCB mindkét oldalán van egy alaplap. Ez csökkenti a földhurok hibáit, és több EMI-t nyel el az induktor által generált, ezáltal csökkenti a zajt. Kettőnél több rétegű többrétegű kártyák esetén a teljesítmény javítása érdekében egy alapsík használható a teljesítménysík (az a terület, ahol a teljesítménynyomok és az összetevők találhatók) és a jelsík (az a terület, ahol a visszacsatolási és kompenzációs komponensek találhatók) elválasztására. A többrétegű táblákon átmenetek szükségesek a nyomvonalak különböző síkokhoz történő csatlakoztatásához. Ha a nyomvonalnak nagy áramot kell továbbítania egyik oldalról a másikra, jó gyakorlat egy szabványos átmenő használata 200 mA áramonként.
Az alkatrészeket úgy helyezze el, hogy a kezdeti áramhurkok ugyanabba az irányba forogjanak. A fejszabályozó működésétől függően két teljesítményállapot létezik. Az egyik állapot az, amikor a nyílás zárva van, a másik állapot az, amikor a nyílás nyitva van. Minden állapot alatt az éppen bekapcsolt tápegység áramhurkot hoz létre. A tápegységek úgy vannak elrendezve, hogy az áramhurok minden állapotban ugyanabban az irányban vezessen. Ez megakadályozza a mágneses tér megfordulását a két félgyűrű közötti nyomokban, és csökkenti az EMI-kibocsátást.
hűtés
Felületre szerelhető tápfeszültség-IC-k vagy külső tápkapcsolók használatakor a PCB gyakran használható hűtőbordaként. Ennek célja a PCB rézborítású felületének felhasználása, hogy segítse az eszközt a hő elvezetésében. A nyomtatott áramköri lapok hőelvezetésével kapcsolatos információkért olvassa el az adott eszköz kézikönyvét. Ez általában megmentheti a kapcsolóüzemű tápegység által hozzáadott hűtőberendezést.
