Come si può identificare rapidamente il problema dell'interruttore di alimentazione?
Il cosiddetto alimentatore switching si riferisce a un alimentatore che utilizza la moderna tecnologia di alimentazione elettronica per controllare il rapporto temporale tra l'apertura del tubo dell'interruttore e la sezione del tubo per mantenere una tensione di uscita stabile. L'alimentatore a commutazione è generalmente composto da CI di controllo della modulazione di ampiezza dell'impulso e MOSFET. Con lo sviluppo della tecnologia dell'elettronica di potenza Sviluppo e innovazione, anche la tecnologia di alimentazione a commutazione è in costante innovazione. Successivamente, introdurrò alcune precauzioni nel processo di progettazione dell'alimentatore a commutazione e introdurrò anche come scoprire rapidamente il problema dell'alimentatore a commutazione quando si verifica un problema con l'alimentatore a commutazione.
Disposizione dell'alimentatore switching
L'alimentatore switching è un tipo di alimentatore che utilizza la moderna tecnologia elettronica di potenza per controllare il rapporto temporale di accensione e spegnimento per mantenere una tensione di uscita stabile. L'alimentatore switching è generalmente composto da CI di controllo PWM (Pulse Width Modulation) e MOSFET.
Il layout è molto importante quando si progettano alimentatori a commutazione ad alta frequenza. Un buon layout può risolvere molti problemi con questo tipo di alimentazione. I problemi dovuti al layout di solito si manifestano a correnti elevate e sono più pronunciati a grandi differenze di tensione tra le tensioni di ingresso e di uscita. Alcuni dei problemi principali sono la regolazione ridotta a grandi correnti di uscita e/o grandi differenze di tensione di ingresso/uscita, rumore extra sull'uscita e sulle forme d'onda iniziali e instabilità. Tali problemi possono essere ridotti al minimo applicando alcuni semplici principi di seguito.
induttore
Gli alimentatori switching utilizzano induttori a bassa EMI (Electro MagneTIc Interference) con nuclei di ferrite chiusi. Come E-core rotondi o chiusi. I nuclei aperti possono essere utilizzati anche se hanno caratteristiche EMI inferiori e sono posizionati più lontano da cavi e componenti a bassa potenza. Se si utilizza un nucleo aperto, è anche una buona idea avere i poli del nucleo perpendicolari al PCB. I nuclei di aste (nuclei sTIck) vengono solitamente utilizzati per eliminare la maggior parte del rumore indesiderato.
il feedback
Cerca di mantenere il circuito di feedback lontano da induttori e fonti di rumore. Rendi anche la linea di feedback il più dritta possibile e più spessa. A volte c'è un compromesso tra questi due approcci, ma mantenere la linea di feedback lontana dall'EMI dell'induttore e da altre fonti di rumore è il più critico dei due. Posiziona la linea di feedback sul lato opposto all'induttore sul PCB e separala con un piano di massa al centro.
condensatore di filtro
Quando si utilizza un piccolo condensatore del filtro di ingresso in ceramica, dovrebbe essere posizionato il più vicino possibile al pin VIN dell'IC. Ciò rimuoverà il più possibile l'effetto dell'induttanza di linea, fornendo alle linee IC interne una sorgente di tensione più pulita. Alcuni progetti di alimentatori a commutazione richiedono l'uso di un condensatore di feed-forward collegato dall'uscita al pin di feedback, solitamente per motivi di stabilità. In questo caso, dovrebbe anche essere posizionato il più vicino possibile all'IC. L'uso di condensatori a montaggio superficiale riduce anche la lunghezza del conduttore, riducendo così l'accoppiamento del rumore nell'antenna effettiva (antenna effettiva) causato dai componenti a foro passante.
compensare
Se sono necessari componenti di compensazione esterna per la stabilità, dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile all'IC. Anche i componenti a montaggio superficiale sono consigliati qui per gli stessi motivi discussi per i condensatori di filtro. Inoltre, questi componenti non dovrebbero essere troppo vicini all'induttore.
Tracce e piani di massa
Mantenere tutte le tracce di alimentazione (alta corrente) più corte, diritte e spesse possibile. Su un PCB standard, è meglio avere una larghezza minima assoluta di 15mil (0.381mm) per amplificatore. L'induttore, il condensatore di uscita e il diodo di uscita dovrebbero essere il più vicini possibile. Questo può aiutare a ridurre le EMI causate dalla commutazione delle tracce di alimentazione quando grandi correnti di commutazione le attraversano. Questo riduce anche l'induttanza e la resistenza del cavo, che riduce i picchi di rumore, il ronzio e le perdite resistive, che possono creare errori di tensione. La massa del circuito integrato, il condensatore di ingresso, il condensatore di uscita e il diodo di uscita (se presente) devono essere tutti collegati direttamente a un piano di massa. È meglio avere un piano di massa su entrambi i lati del PCB. Ciò riduce gli errori del loop di terra e assorbe più EMI generati dall'induttore, riducendo così il rumore. Per le schede multistrato con più di due strati, è possibile utilizzare un piano di massa per separare il piano di alimentazione (l'area in cui risiedono le tracce di alimentazione e i componenti) e il piano del segnale (l'area in cui risiedono i componenti di feedback e compensazione) per migliorare le prestazioni. Sulle schede multistrato, i via sono necessari per collegare le tracce a diversi piani. Se la traccia deve trasportare una grande corrente da una parte all'altra, è buona norma utilizzare una via standard per 200mA di corrente.
Disporre i componenti in modo che gli anelli di corrente iniziali ruotino nella stessa direzione. Esistono due stati di alimentazione a seconda di come funziona il regolatore di testa. Uno stato è quando l'apertura è chiusa e l'altro stato è quando l'apertura è aperta. Durante ogni stato, viene creato un loop di corrente dal dispositivo di alimentazione attualmente acceso. I dispositivi di potenza sono disposti in modo tale che l'anello di corrente conduca nella stessa direzione durante ogni stato. Ciò impedisce inversioni di campo magnetico nelle tracce tra i due semianelli e riduce le emissioni EMI.
raffreddamento
Quando si utilizzano circuiti integrati di alimentazione a montaggio superficiale o interruttori di alimentazione esterni, il PCB può spesso essere utilizzato come dissipatore di calore. Questo per utilizzare la superficie rivestita di rame sul PCB per aiutare il dispositivo a dissipare il calore. Fare riferimento al manuale del dispositivo specifico per informazioni sull'utilizzo della dissipazione termica PCB. Questo di solito può salvare il dispositivo di raffreddamento aggiunto dall'alimentatore switching.
