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Blogue PCB - Relation entre l'alimentation à découpage de carte PCB et la disposition

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Blogue PCB - Relation entre l'alimentation à découpage de carte PCB et la disposition

Relation entre l'alimentation à découpage de carte PCB et la disposition

2022-01-05
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Author:pcb

En raison des caractéristiques de commutation de l'alimentation à découpage, il est facile de provoquer une grande perturbation de compatibilité électromagnétique de l'alimentation à découpage. En tant qu'ingénieur en alimentation, ingénieur en compatibilité électromagnétique ou ingénieur en configuration de carte PCB, vous devez comprendre les causes des problèmes de compatibilité électromagnétique et prendre des mesures, en particulier l'Ingénieur en configuration, qui doit comprendre comment éviter l'expansion des points sales, Cet article présente principalement les points clés de la conception de la carte PCB d'alimentation.29 relation de base de la mise en page avec la carte PCB 1. Plusieurs principes de base: tout fil a une impédance; Le courant sélectionne toujours automatiquement le chemin de l'impédance; L'intensité du rayonnement est liée au courant, à la fréquence et à la zone de boucle; L'interférence de mode commun est liée à la capacité mutuelle d'un grand signal DV / DT à la masse; Les principes de réduction des perturbations électromagnétiques et d'amélioration de la résistance aux perturbations sont similaires. La disposition doit être divisée en fonction de l'alimentation, de l'analogique, du Numérique haute vitesse et de chaque bloc fonctionnel. Minimisez l'aire de la Grande Boucle di / DT et réduisez la longueur (ou l'aire, la largeur) de la grande ligne de signal DV / dt. Une augmentation de la surface des traces augmentera la capacité de distribution. La pratique générale est la suivante: les traces sont aussi larges que possible, mais supprimez le surplus) et essayez de marcher en ligne droite et de réduire leur zone de fermeture cachée afin de réduire le rayonnement. La diaphonie inductive est principalement induite par de grandes boucles di / DT (antennes en boucle), l'intensité de l'induction étant directement proportionnelle à l'inductance mutuelle, il est donc plus important de réduire l'inductance mutuelle avec ces signaux (la méthode principale est de réduire la surface de la boucle et d'augmenter la distance); La diaphonie sexuelle est principalement produite par de grands signaux DV / DT et l'intensité de l'induction est directement proportionnelle à la capacité mutuelle. Tous ces signaux réduisent la capacité mutuelle (la principale méthode consiste à réduire la surface de couplage efficace et à augmenter la distance. La capacité mutuelle diminue avec la distance. Plus rapide) est plus critique. Routage en utilisant le principe de l'annulation de boucle autant que possible et de réduire encore la surface de la Grande Boucle di / DT (similaire à la Paire torsadée, en utilisant le principe de l'annulation de boucle pour améliorer la résistance aux interférences et augmenter la distance de transmission).

Carte PCB

6. Réduire la zone de boucle réduit non seulement le rayonnement, mais réduit également l'inductance de boucle, ce qui rend le circuit mieux performant. Réduire la zone de circulation nous oblige à concevoir un chemin de retour pour chaque piste. Lorsque plusieurs cartes PCB sont connectées par l'intermédiaire de connecteurs, il est également nécessaire de prendre en compte la réalisation d'une zone de boucle, en particulier pour les signaux di / DT importants, les signaux haute fréquence ou les signaux sensibles. La ligne de signal correspond à la ligne de terre et ces deux lignes sont aussi proches que possible. Si nécessaire, la connexion peut être réalisée à l'aide de paires Torsadées (la longueur de chaque Paire torsadée correspond à un multiple entier de la demi - longueur d'onde du bruit). Si vous ouvrez le boîtier de l'ordinateur, vous pouvez voir que l'interface USB de la carte mère au panneau avant est connectée à l'aide de paires Torsadées. Il s'ensuit que les connexions à paires Torsadées sont importantes pour lutter contre les interférences et réduire le rayonnement. Pour les câbles de données, essayez de disposer plus de lignes de masse dans le câble et de répartir ces lignes de masse uniformément dans le câble, ce qui peut réduire efficacement la zone de boucle. Bien que certaines lignes de connexion inter - cartes soient des signaux à basse fréquence, comme ces signaux à basse fréquence contiennent beaucoup de bruit à haute fréquence (par conduction et rayonnement), il est facile de rayonner ces bruits s'ils ne sont pas traités correctement. Lors du câblage, considérez d'abord les traces de courant élevé et les traces sensibles aux radiations. 12. Les alimentations à découpage ont généralement 4 boucles de courant: entrée, sortie, commutation et roue libre. Dans lequel les boucles de courant d'entrée et de sortie sont quasi - continues et ne produisent pratiquement pas EMI, mais sont facilement perturbées; Le commutateur et la boucle de courant de roue libre ont un di / DT plus grand, ce qui nécessite une attention particulière. 13. Le circuit de commande de grille d'un tube MOS (IGBT) contient également généralement un grand di / dt.14. Ne placez pas de petits circuits de signalisation tels que les circuits de commande et analogiques dans des circuits à courant élevé, à haute fréquence et à haute tension pour éviter les interférences. Réduire la zone de boucle de signal sensible et la longueur de trace pour réduire les interférences. 16. Les petites traces de signal sont éloignées des grandes lignes de signal DV / DT (telles que les pôles C ou d des tubes de commutation, les tampons (Buffers) et les réseaux de clampage) pour réduire le couplage, la masse (ou l'alimentation, en bref, généralement un signal de potentiel) pour réduire encore le couplage, et la masse doit être en bon contact avec le plan de masse. Dans le même temps, les petites traces de signal doivent être aussi éloignées que possible des grandes lignes de signal di / DT pour éviter la diaphonie inductive. Ne suivez pas les petits signaux sous les grands signaux DV / dt. Si la face arrière d'une petite piste de signal peut être mise à la Terre (la même masse), le signal de bruit qui lui est couplé peut également être réduit. Une meilleure approche consiste à poser le sol autour et à l'arrière de ces grandes traces de signaux DV / DT et di / DT, y compris les pôles C / D des dispositifs de commutation et les radiateurs à tubes de commutation, et à utiliser les couches supérieures et inférieures pour la mise à la terre. Connecté par un trou et reliant cette masse à un point de masse commun avec une trace de faible impédance (typiquement un pôle E / s ou une résistance d'échantillonnage d'un tube de commutation). Cela peut réduire l'EMI du rayonnement. Il est à noter que la mise à la terre du petit signal ne doit pas être connectée à cette mise à la terre blindée, sinon une plus grande interférence sera introduite. Les grandes traces DV / DT couplent généralement l'interférence au radiateur et à la masse voisine par l'intermédiaire d'une capacité mutuelle. Connectez le radiateur du tube de commutation à la masse blindée. L'utilisation de dispositifs de commutation montés en surface réduira également la capacité mutuelle et donc le couplage.18 N'utilisez pas le trou excessif pour les traces susceptibles d'interférence, car il interfère avec toutes les couches traversées par le trou excessif. Le blindage peut réduire l'EMI du rayonnement, mais l'EMI de la conduction (mode commun ou mode différentiel non intrinsèque) augmente en raison de l'augmentation de la capacité à la terre, mais pas beaucoup tant que le blindage est correctement mis à la terre. Il peut être pesé et considéré dans la conception réelle. 20. Pour éviter les interférences de co - impédance, utilisez un peu de terre et un peu d'alimentation.

Carte PCB

21. Les alimentations à découpage ont généralement trois mises à la terre: une mise à la terre à courant élevé pour l'alimentation d'entrée, une mise à la terre à courant élevé pour l'alimentation de sortie et une mise à la terre à contrôle de petit signal. La méthode de mise à la terre est illustrée dans l'image suivante: 22. Lors de la mise à la terre, la nature de la mise à la terre doit d'abord être jugée, puis la connexion doit être effectuée. La masse de l'échantillonnage et de l'amplification d'erreur doit normalement être connectée au pôle négatif du condensateur de sortie. Le signal échantillonné doit normalement être prélevé sur le pôle positif du condensateur de sortie. Interférence de co - Impédance. En général, la mise à la terre de contrôle et la mise à la terre d'entraînement de l'IC ne sortent pas séparément. À ce stade, l'impédance de la résistance d'échantillonnage à la terre doit être aussi faible que possible pour réduire les interférences de co - Impédance et améliorer la précision de l'échantillonnage du courant.23 le réseau d'échantillonnage de la tension de sortie est proche de l'amplificateur d'erreur et non de la sortie. En effet, les signaux à basse impédance sont moins susceptibles d'être perturbés que les signaux à haute impédance. Les traces d'échantillonnage doivent être aussi proches les unes des autres que possible afin de réduire le bruit capté. 24. Il faut veiller à ce que les inductances soient disposées à distance et perpendiculairement les unes aux autres pour réduire les inductances mutuelles, en particulier l'inductance de stockage d'énergie et l'inductance de filtre. Lorsque le condensateur haute fréquence et le condensateur basse fréquence sont utilisés en parallèle, faites attention à la disposition et le condensateur haute fréquence est proche de l'utilisateur. 26. Les perturbations basse fréquence sont typiquement en mode différentiel (inférieur à 1m) et les perturbations haute fréquence sont typiquement en mode commun, typiquement couplées par rayonnement. Si le signal haute fréquence est couplé à la ligne d'entrée, il est facile de former un EMI (mode commun). Vous pouvez placer un anneau magnétique sur le cordon d'entrée près de la source d'alimentation. Si l'IME est réduit, cela indique que ce problème existe. La solution à ce problème est de réduire le couplage du circuit ou de réduire l'EMI. Si le bruit à haute fréquence n'est pas filtré proprement et conduit aux conducteurs d'entrée, un EMI (module différentiel) est également formé. À ce stade, l'anneau magnétique ne peut pas résoudre le problème. Chaîne de deux inducteurs haute fréquence (symétriques) avec les conducteurs d'entrée à proximité de l'alimentation. La réduction indique que ce problème existe. La solution à ce problème est soit d'améliorer le filtrage, soit de réduire la génération de bruit à haute fréquence par tamponnage, clampage, etc. Mesure des courants de mode différentiel et de mode commun 29. Le filtre EMI doit être placé le plus près possible de la ligne d'entrée et le câblage de la ligne d'entrée doit être le plus court possible afin de minimiser le couplage entre les étages avant et arrière du filtre EMI. La ligne d'entrée est blindée avec la mise à la terre du châssis (méthode décrite ci - dessus). Le filtre EMI de sortie doit subir un traitement similaire. Essayez d'augmenter la distance entre les lignes entrantes et les pistes de signal DV / DT élevées, ce qui devrait être pris en compte dans la disposition de la carte PCB.