Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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Die grundlegenden Punkte des PCB Board Layouts der Schaltnetzteil
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Die grundlegenden Punkte des PCB Board Layouts der Schaltnetzteil

2022-08-04
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Author:pcb

Umschalten Leistttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttung Versodergung Leeserplbeese Layraus is ein wichtig Prozess in die Entwicklung vauf Leistung Versodergung Produkte. In viele Fälle, a Leistung Versodergung dalss is perfekt enzweirfen auf Papier keinn nicht Arbees richtig währEnde inesial Inbetriebnahme fällig zu viele Probleme mes die Layout vauf die Leistung Angebot P(C)B. Die GrundlegEndee Punkte vauf Schalten Leistung Versodergung PCB Layout sind diskutiert in Detail, und einige praktisch PCB Layout Beispiele sind beschrieben. In Bestellung zu Anpalssung zu die schnell Ersbeiz Rhythmus vauf elektraufisch Produkte, Produkt Design Ingenieure sind mehr geneigt zu wählen AC/DC Adapter dalss sind einfach zu Kauf in die Markt und installeieren mehrfach Sets vauf DC Leistung Lieferungen direkt auf die Schaltung Brett vauf die System. Sees die elektromagnetzuisch Interferenz generiert vauf die Schalten Leistung Versorgung wird Auswirkungen die neinrmal Betrieb vauf seine elektraufisch Produkte, die richtig Layout vauf die Leistung Versorgung PCB wird sehr wichtig. Die Layout vauf die Schalten Leistung Versorgung PCB is vollständig unterschiedlich vauf die Layout vauf die digesal Schaltung PCB. In digesal Schaltung Layout, viele digesal Chips keinn be auzumbeiisch arrangiert durch PCB Brett Svauftwsind, und die Verbinden Linien zwischen Chips kann be auzumatisch verbunden durch PCB Brett Svauftwsind. Die Schalten Leistung Versorgung entladen vauf auzumatisch Satz wird definesiv nicht Arbeit richtig. Daher, Planer Bedarf zu haben a bestimmte Verständnis vauf die GrundlegEndee Regeln vauf Schalten Leistung Versorgung PCB Layout und die Arbeit Grundsatz vauf Schalten Leistung Versorgung.

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1. GrundlegEndee Punkte vauf Leiterplatte Layout vauf Schalten Leistung Versorgung

1.1 Kaufdensazur HochfrequenzFiltereigenschaften

Elektrolytkaufdensazuren haben im Allgemeinen große Kapazität und große äquivalente Serieninduktivität. Da seine Resaufanzfrequenz sehr niedrig ist, kann es nur für die NiederfrequenzFilterung verwendet werden. Tantalkaufdensazuren haben im Allgemeinen eine größere Kapazität und eine kleinere äquivalente Serieninduktivität, so dalss ihre Resaufanzfrequenz höher als die vauf Elektrolytkaufdensazuren ist und in Mittel- und HochfrequenzFiltern verwendet werden kann. Die Kapazität und die äquivalente Serieninduktivität vauf Keramikkaufdensazuren sind im Allgemeinen sehr klein, so dalss ihre Resaufanzfrequenz viel höher ist als die vauf Elektrolytkondensazuren und Tantalkondensazuren, so dalss sie in Hochfrequenz-Filter- und Bypalss-Schaltungen verwendet werden können. Da die Resonanzfrequenz von Keramikkondensazuren mit geringer Kapazität höher ist als die von Keramikkondensazuren mit großer Kapazität, können bei der Auswahl von Bypalss-Kondensazuren Keramikkondensazuren mit zu hoher Kapazität nicht ausgewählt werden. Um die Hochfrequenz-Eigenschaften von Kondensazuren zu verbessern, können mehrere Kondensazuren mit unterschiedlichen Eigenschaften Parallel verwendet werden. Abbildung 3 zeigt den Effekt der Impedanzverbesserung, nachdem mehrere Kondensazuren mit unterschiedlichen Eigenschaften Parallel geschaltet wurden. 1 Die Kapazität des Bypalss-Keramikkondensazurs sollte nicht zu groß sein, und seine paralsitäre Reiheninduktivität sollte so klein wie möglich sein. Mehrere Kondensazuren parallel können die Hochfrequenz-Impedanz-Eigenschaften des Kondensazurs verbessern.

1.2 HochfrequenzFiltereigenschaften des Indukzurs

Bei der Schaltnetzversorgung sollte der Cp der Induktivität so klein wie möglich geregelt werden. Gleichzeitig muss bjedetet werden, dalss die Induktivität derselben Induktivität aufgrund unterschiedlicher Spulenstrukturen unterschiedliche Cp-Werte hat, und die Induktivität derselben Induktivität unter zwei verschiedenen Spulenstrukturen unterschiedliche Cp-Werte hat. Die 5-Windungen des Indukzurs werden sequenziell gewickelt. Der Cp-Wert dieser Spulenstruktur beträgt 1/5 der äquivalenten Parallelkapazität (C) der Drehspule. Die 5-Turn-Wicklung der Spule wird in einer Crossüber-Sequenz gewickelt. Wo die Wicklungen 4 und 5 zwischen den Wicklungen 1, 2 und 3 angeordnet sind und die Wicklungen 1 und 5 sehr nah beieinunter liegen, ist der Cp, der durch diese Wicklungsstruktur erzeugt wird, doppelt so groß wie der C-Wert einer 1-Turn-Spule. Es zeigt sich, dalss die Cp-Werte von zwei Induktivitäten mit gleicher Induktivität tatsächlich mehrfach unterschiedlich sind. Bei der HochfrequenzFilterung, wenn der Cp-Wert einer Induktivität zu groß ist, können hochfrequente Rauschen leicht direkt durch Cp an die Lalst gekoppelt werden. Ein solcher Indukzur verliert auch seine HochfrequenzFilterfunktion. Auf einer Leiterplatte wird Vin auf verschiedene Weise durch L zum Laden ((RL)) geführt. Um den Cp der Induktivität zu reduzieren, sollten die beiden Stwennte der Induktivität so weit wie möglich entfernt gehalten werden. Die Spuren vom positivn Pol von Vin zu RL und dem negativn Pol von Vin zu RL sollten so nah wie möglich sein, die paralsitäre Parallelkapazität der Induktivität sollte so klein wie möglich sein, und je weiter der Abstund zwischen den Pads der Induktionsstwennte, deszu besser.


1.3 Spiegelfläche

Dals Konzept der Spiegeloberfläche in der elektromagnetischen Dieorie wird für Designer sehr hilfreich sein, um dals PCB-Layout der Schaltnetzteile zu meistern. Szenario, wenn Gleichstrom über eine Erdungsebene fließt. Der Gleichstrom auf der Fürmation ist nun sehr gleichmäßig über die gesamte Formation verteilt. Szenario, wenn Hochfrequenzstrom über die gleiche Formation fließt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Rückwechselstrom am Boden nur in der Mitte des Bodens fließen und es gibt keinen Strom auf beiden Seiten des Bodens. Planer sollten versolcheen, keine Strom- oder Signalspuren auf der Bodenebene zu platzieren. Sobald die Verdrahtung auf der Bodenschicht die gesamte Hochfrequenzschlewenne zerstört, erzeugt der Schaltkreis starke elektromagnetische Wellenstrahlung und zerstört den neinrmalen Betrieb der umgebenden elektronischen Geräte. Vermeiden Sie die Platzierung von Strom- oder Signalspuren auf der Erdungsebene.


1.4 Hochfrequenzschleife

Im Schaltnetzteil befinden sich viele Hochfrequenzschleifen, die aus Leistungsgeräten bestehen. Wenn die â-³-Schleife nicht richtig gehundhabt wird, wird dies einen großen Einfluss auf den neinrmalen Betrieb der Stromversorgung haben. Um dals elektromagnetische Wellenrauschen der Hochfrequenzschleife zu reduzieren, sollte die Fläche der Schleife sehr klein gesteuert werden. Die Hochfrequenzstromschleife hat eine große Fläche, die starke elektromagnetische Störungen innerhalb und außerhalb der Schleife erzeugt. Wenn der Schleifenbereich für denselben Hochfrequenzstrom sehr klein ausgelegt ist, heben sich die internen und externen elektromagnetischen Felder der Schleife gegenseitig auf, und die gesamte Schaltung wird sehr leise. Die Fläche der Hochfrequenzschleife sollte so weit wie möglich minimiert werden.


1.5 Via und Pad Platzierung

Viele Designer platzieren gerne viele Vials unter mehrschichtigen Leiterplatten. Es ist jedoch nichtwendig, zu viele Durchgänge auf dem Hochfrequenzstromrückweg zu vermeiden. Andernfalls werden die hochfrequenten Stromspuren am Boden beschädigt. Wenn einige Durchkontaktierungen auf dem Hochfrequenzstrompfad platziert werden müssen, kann zwischen den Durchkontaktierungen ein Raum gelassen werden, damit der Hochfrequenzstrom reibungslos verläuft. Durch Platzierung sollte der Fluss von hochfrequenten Strömen auf der Bodenebene nicht gestört werden, und Designer sollten sich auch bewusst sein, dass verschiedene Pad-Formen unterschiedliche Reiheninduktivitäten erzeugen. Die Platzierung des ByPass-Kondensazurs berücksichtigt auch seinen Serieninduktivitätswert. Umgehung-Kondensazuren müssen keramische Kondensazuren mit niedriger Impedanz und niedriger ESL sein. Wenn jedoch ein hochwertiger Keramikkondensazur falsch auf der Leiterplatte platziert wird, verschwindet seine HochfrequenzFilterfunktion.


1.6 Leistung DC Ausgang

Viele Schaltnetzteile haben Lasten weit weg von den Ausgangsanschlüssen des Netzteils. Um die elektromagnetische Störung zu vermeiden, die durch die Stromversorgung selbst oder die umgebenden elektronischen Geräte zur Ausgangsverdrahtung verursacht wird, muss die Ausgangsstromverdrahtung sehr nah sein, um den Bereich der Ausgangsstromschleife zu minimieren.


1.7 Trennung von Bodenschichten auf der Systemplatte

Die Systemplatine einer neuen Generation elektronischer Produkte wird analoge Schaltungen, digitale Schaltungen und Schaltnetzteile gleichzeitig haben. Um den Effekt des Schaltnetzwerkrauschens auf empfindliche analoge und digitale Schaltungen zu reduzieren, ist es vont nichtwendig, die Masseebenen der verschiedenen Schaltungen zu trennen. Wenn eine mehrschichtige Leiterplatte verwendet wird, können die Masseschichten verschiedener Schaltungen durch verschiedene Leiterplattenschichten getrennt werden. Wenn das gesamte Produkt nur eine Erdungsschicht hat, ob es sich um eine Erdungsschichttrennung auf einer mehrschichtigen Leiterplatte oder um eine Erdungsschichttrennung auf einer einschichtigen Leiterplatte hundelt, sollten die Erdungsschichten verschiedener Schaltkreise über einen einzigen Punkt mit der Erdungsschicht der Schaltnetzversorgung verbunden werden. Sieben verschiedene Schaltungen auf der Systemplatine erfBestellungn unterschiedliche Masseebenen, und die Masseebenen verschiedener Leiterplatten sind mit der Leistungs-Masseebene durch einen einzigen Punkt verbunden.


2. Beispiel für PCB-Layout der Schaltnetzteil

Der Konstrukteur sollte in der Lage sein, die Kompeinenten im Stromkreis und die Kompeinenten im SteuerSignalkreis auf diesem Schaltplan zu unterscheiden. Wenn der Konstrukteur alle Komponenten im Netzteil so behundelt, als wären sie in einer digitalen Schaltung, ist das Problem ziemlich ernst. Normalerweise ist es zunächst nichtwendig, den Weg des Hochfrequenzstroms der Stromversorgung zu kennen und zwischen der KleinSignalsteuerung und den Leistungskreiskomponenten und ihren Leiterbahnen zu unterscheiden. Im Allgemeinen umfasst der Stromkreis der Stromversorgung hauptsächlich EingangsFilterkondensazuren, AusgangsFilterkondensazuren, Filterinduktivitäten und FET der oberen und unteren Leistung. Die Steuerschaltung umfasst hauptsächlich einen PWM-SteuerChip, einen ByPass-Kondensazur, eine Bootstrap-Schaltung, einen Feedback-Spannungsteilerbreiterstund und eine Feedback-Kompensationsschaltung.

2.1 PCB Layout der Stromversorgung Schaltung

Die korrekte Platzierung und Routing der Leistungskomponenten auf der Leiterplatte bestimmt, ob die gesamte Stromversorgung ordnungsgemäß funktioniert. Konstrukteure müssen zunächst ein gewisses Verständnis der Spannungs- und Stromwellenfürmen an Schaltnetzgeräten haben. Strom- und Spannungswellenfürmen einer ausschaltbsindn Schaltnetzteil-Komponente. Da der Strom vom EingangsFilterkondensazur ((Cin)), dem oberen FET ((S1)) und dem F-Ende FET ((S2)) einen Wechselstrom mit hohen Frequenzen und hohen Spitzenwerten fließt, sollte der entstehende Schleifenbereich minimiert werden. Gleichzeitig sollte auch der Schleifenbereich, der durch S2, L und den AusgangsFilterkondensazur ((Cout)) gebildet wird, minimiert werden. Wenn der Designer die Stromkreis-Leiterplatte nicht gemäß den in diesem Buch beschriebenen Punkten herstellt, ist es wahrscheinlich, dass die Netzteil-Leiterplatte in Netzu 19 angezeigt wird. Es gibt viele Fehler im Layout der Leiterplatte: weil Cin eine große ESL hat, verschwindet der hohe Wert von Cin Die Frequenzfilterfähigkeit im Grunde; Zweitens ist die Fläche der Cin-S1-S2- und S1-LCout-Schleifen zu groß, und das erzeugte elektromagnetische Rauschen verursacht eine große Störung der Stromversorgung selbst und der peripheren Schaltungen; Drittens, das L-Pad Wenn es zu nah ist, ist das Cp zu groß und seine Hochfrequenzfilterfunktion wird reduziert; Viertens ist die Cout-Pad-Leitung zu lang, was dazu führt, dass die FSL zu groß ist und die Hochfrequenz-Filterlinie verliert. Der Bereich der Cin-S1-S2 und S2-L-Cout Schleifen wurde kontrolliert. Der Verbindungspunkt zwischen der Quelle von S1, dem Abfluss von S2 und L ist ein einziges Stück eines Kupferpolsters. Da die Spannung an diesem Übergang hochfrequent ist, müssen S1, S2 und L sehr nahe beieinunter liegen. Obwohl es keinen Hochspitzstrom auf der Spur zwischen L und Cout gibt, kann die breitere Spur den Verlust der Gleichstromimpedanz verringern und die Effizienz der Stromversorgung verbessern. Wenn die Kosten es erlauben, kann das Netzteil auf einer doppelseitigen Leiterplatte mit einer Erdungsebene auf einer Seite verwendet werden, aber es muss darauf geachtet werden, Strom- und Signalleitungen auf der Erdungsebene zu vermeiden. Ein Keramikkondensazur wird den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Netzteils hinzugefügt, um die Hochfrequenzfilterleistung des Netzteils zu verbessern.


2.2 PCB Layout der Leistungssteuerung Schaltung

Das Layout der Leistungssteuerung Leiterplatte ist auch sehr wichtig. Ein unangemessenes Layout verursacht Drift und Oszillation der Ausgangsspannung des Netzteils. Der Steuerkreis sollte an der Seite des Stromkreises platziert werden, nicht in der Mitte der Hochfrequenz-Wechselstromschleife. Der ByPass-Kondensazur sollte so nah wie möglich an den Vcc- und Massepunkten (((GND))) des Chips sein. Rückkopplungswiderstände sind ebenfalls in der Nähe des Chips platziert. Die Schleife vom Chipantrieb zum FET sollte ebenfalls so weit wie möglich verkürzt werden, und die Antriebskreisschleife vom SteuerChip zum oberen und unteren FET sollte so kurz wie möglich sein.


2.3 Schaltnetzteil PCB Layout Beispiel 1

In diesem Netzteil kommt ein kostengünstiger PWM-Controller (Semtech Modell SCIIO4A) zum Einsatz. Die untere Schicht der Leiterplatte ist eine komplette Masseebene. Es gibt keine Trennung zwischen der Leistungsebene und der Steuerebene auf dieser Leiterplatte. Es kann gesehen werden, dass die Stromschaltung der Stromversorgung aus der Eingangsbuchse (das obere linke Ende der Leiterplatte) durch die Eingangsfilterkondensazuren (C1, (C2),), S1, S2, (L1) und die Ausgangsfilterkondensazuren (C10, C11, C12, C13) bis zur Ausgangsbuchse (unteres rechtes Ende der Leiterplatte) besteht. SC1104A befindet sich am unteren linken Ende der Leiterplatte. Da der Stromkreisstrom nicht durch den Steuerkreis auf der Masseebene fließt, ist es nicht nichtwendig, die Masseebene des Steuerkreises von der Masseebene des Leistungskreises zu trennen. Wenn die Eingangsbuchse am unteren linken Ende der Leiterplatte platziert ist, wird der Stromkreis direkt durch den Steuerkreis auf der Erdungsebene geleitet, und es ist nichtwendig, die beiden zu trennen.


2.4 Schaltnetzteil PCB Layout Beispiel 2

Ein weiteres Step-Down Schaltnetzteil, das Netzteil kann 12V Eingangsspannung in 3.3V Ausgangsspannung umwundeln, und der Ausgangsstrom kann 3A erreichen. An diesem Netzteil kommt ein integrierter Leistungsregler (Semtech Modell SC4519) zum Einsatz. Diese Art von Controller integriert eine Leistungsröhre in den LeistungsreglerChip. Ein solches Netzteil ist sehr einfach und eignet sich besonders für Unterhaltungselektronik-Produkte wie tragbsind DVD-PEbene, ADSL und Set-Anp-Boxen. Wie im vorherigen Beispiel sollten bei diesem einfachen Schaltnetzteil auch beim Layout der Leiterplatte die folgenden Punkte beachtet werden.

1) Der Schleifenbereich, der vom Eingangsfilterkondensazur (((C3))), dem Erdungsstift (GND) von SC4519 und D2 umschVerlusten wird, muss klein sein. Das bedeutet, dass C3 und D2 sehr nahe am SC4519 liegen müssen.

2) Getrennt Erdungsebenen des Stromkreises und Erdungsebenen des Steuerkreises können verwendet werden. Zu den an die Erdungsschicht angeschlossenen Komponenten gehören Eingangsbuchse ((VIN)), Ausgangsbuchse ((VOUT)), Eingangsfilterkondensazur (C3) und Ausgangsfilterkondensazur (C2), D2, SC4519. Die an die Steuermasse angeschlossenen Komponenten umfassen Ausgangsspannungsteiler Widerstände (R1, R2), Rückkopplungskompensationsschaltungen (R3, C4, C3,), Steckdosen ((DE)) und Synchronbuchsen ((SYNC)).

3) Hinzufügen a Loch in der Nähe die Bodening Stift von SC4519 zu verbinden die Bodening Ebene von die Leistung Schaltung mit die Bodening Ebene von die Steuerung Signal Schaltung at a einzeln Punkt. Die Layout Diagramm von die obere Ebene von die Leistung Versorgung Leiterplatte. In Bestellung zu erleichtern die Leser understunding, die Leistung Boden Flugzeug und die Steuerung Signal Boden Flugzeug sind vertreten von unterschiedlich Farben. Hier die Eingabe Sockels sind platziert on die oben von die PCB, und die Ausgabe Sockels sind Ortd on die unten von die PCB. Die filter Indukzur (L1) is platziert on die links Seite von die Leiterplatte und schließen to die Leistung Boden Flugzeug, während die Feedback Entschädigung Schaltung (R3, C4, C5), die is mehr empfindlich to Lärm, is platziert on die rechts Seite von die Leiterplatte und schließen to die Steuerung Signal Boden Flugzeug. D2 is sehr schließen to Stifte 3 und 4 von SC4519. Die Layout Diagramm von die niedriger Ebene von die Leistung Leiterplatte.