PCBブログ - レイアウトとPCBボードスイッチング電源の関係

スイッチング電源のスイッチング特性により,スイッチング電源が大きな電磁互換性干渉を生み出すことが容易です.電源エンジニア,電磁互換性エンジニア,またはPCBボードレイアウトエンジニアとして,電磁互換性問題の原因を理解し,特にレイアウトエンジニアは,汚れた点の拡大を避ける方法を理解する必要があります.いくつかの基本原理:任意のワイヤーにインピデンスがあります;電流は常に自動的にインピーダンスのパスを選択します;放射線強度は,電流,周波数,ループ領域と関連しています.共通モード干渉は,地面への大きなdv/dt信号の相互容量に関連しています.EMIの減少と干防防能力の向上の原理は似ている。レイアウトは,電源,アナログ,高速デジタルおよび各機能ブロックに従って分割されるべきです.3.大きな di/dt ループの面積を最小限にし,長さ (または面積,大きな dv/dt 信号線の幅) を減らします.トレース領域の増加により、分布容量が増加します。一般的なアプローチは:トレースの幅を可能な限り大きくしてみましょうが,余分な部分を取り除く),そして直線で歩いてみましょう,放射線を減らすために隠された閉じ込まれた領域を減らします.4.インダクティブクロストックは主に大きなdi/dtループ（ループアンテナ）によって引き起こされ、インダクション強度は相互インダクタンスに比例しており、これらの信号で相互インダクタンスを減らすことがより重要です（主な方法はループ面積を減らし、距離を増やすことです）;性的クロストックは主に大きなdv/dt信号によって生成され、誘導強度は相互容量に比例しています。すべてこれらの信号で相互容量を減らす（主な方法は有効なカップリング領域を減らし、距離を増やすことです。距離が増加するにつれて相互容量が減少します。より速い）はより重要です。5。ループキャンセルの原理を可能な限りルートに使用し,大きなdi/dtループの面積をさらに減らす (ツイストペアと同様に,反干渉能力を向上させ,伝送距離を増やすためにループキャンセルの原理を使用します).

6. ループ領域を減らすだけでなく、放射線を減らすだけでなく、また回路の性能をより良くするループの誘導率を減らします。7。ループ領域を減らすには、各トレースのリターンパスを設計する必要があります。複数のPCBボードがコネクタを通じて接続される場合,特に大きなdi/dt信号,高周波信号または敏感信号の場合,ループ領域の到達を検討する必要があります.信号線は地面線に対応し、2つの線はできるだけ近いです。必要に応じて,ツイストペアワイヤーを接続するために使用することができます (各ツイストペアワイヤーの長さは,接接接続するためにノイズ半波長の整数倍に相当します).コンピュータケースを開くと,マザーボードからフロントパネルへのUSBインターフェースがツイストペアケーブルで接続されていることがわかります.ツイストペア接続は干渉防止と放射線減少のために重要であることが分かります。データケーブルの場合は,ケーブルにより多くの地面線を配置し,これらの地面線をケーブルに均等に分布させ,効果的にループ面積を減らすことができます.10.一部のボード間接続線は低周波信号であるが,これらの低周波信号には多くの高周波高高周波高高周波ノイズ (伝導や放射線を通じて) が含まれているため,適切に処理されない場合は,これらのノイズを放射するのは簡単です.11.配線する際は,まず高電流の痕跡や放射線への傾向がある痕跡を考慮してください.12.スイッチング電源には通常4つの電流ループがあります：入力、出力、スイッチ、およびフリーウィーリング。これらのうち,入力と出力電流ループはほとんど直流であり,ほとんどエミは生成されないが,容易に妨げられます.スイッチングおよびフリーウィーリングの電流ループには注意を必要とするより大きなdi/dtがあります。13。MOS（IGBT）チューブのゲートドライブ回路には通常、大きなdi/dt.14も含まれています。制御回路やアナログ回路などの小さな信号回路を大電流,高周波,高電圧回路の内部に置かないでください.干渉を減らすために,敏感 (敏感) 信号ループ領域とトレース長さを減らします.16.小さな信号の痕跡は,大きなdv/dt信号線 (スイッチチューブのC極またはD極,バッファ (スナバー) およびクランプネットワークなど) から遠く離れて,カップリングを減らし,地面 (または電源,簡単に言えば,しばしばポテンシャル信号) からさらにカップリングを減らし,地面は地面と良い接触でなければならない.同時に,小さな信号の痕跡は,誘導的なクロストックを防ぐために,大きな di/dt 信号線からできるだけ遠く離れる必要があります.大きな dv/dt 信号の下で小さな信号を追跡しないでください。小さな信号のトレースの背面を接地することができる場合（同じ接地）は、それに結合された小小小さなノイズ信号も減らすことができます。より良いアプローチは,これらの大きなdv/dtおよびdi/dt信号のトレース (スイッチングデバイスのC/Dポールおよびスイッチチューブのヒートシンクを含む) の周りおよび後ろに地面を置き,上層と下層を地面に使用することです.穴を通じて接続し,この地面を共通の地面ポイント (通常はスイッチチューブのE / S極,またはサンプリング抵抗器) に低インピデンストレースで接続します.放射性EMIを減らすことができます。小さな信号地面は,このシールディング地面に接続してはならないことに,注意すべきです.大きなdv/dtトレースは通常、相互容量を通じてラジエーターと近くの地面に干渉を結合します。スイッチチューブラジエーターをシールディンググラウンドに接続します。表面マウントスイッチングデバイスの使用も相互容量を減らし,カップリングを減らします.18.干渉に傾向する痕跡のために,ビアを使用しないでください.それはビアが通過するすべての層に干渉します.19.シールディングは放射性EMIを減らすことができますが,地面への容量の増加により,導かれるEMI (共通モード,または外在差分モード) は増加するが,シールディング層が適切に地面付けられている限り,それは大きく増加しません.それは実際の設計で重み,考慮することができます.20.一般的なインピーダンス干渉を防ぐために,1ポイントの接地と1ポイントからの電源を使用します.

21. スイッチング電源には通常 3 つの基礎があります: 入力電源の高い現在の基礎、出力電源の高い現在の基礎、および小さな信号制御の基礎。地面接続方法は,次の図22 で示されています.接地時は、まず地面の性質を判断し、接続を行う必要があります。サンプリングとエラー拡大のための地面は通常,出力コンデンサーの負極に接続されるべきです.サンプリング信号は通常,出力コンデンサーの正極から取り出すべきです.一般的なインピーダンス干渉。通常,ICの制御地とドライブ地は別々に導かれません.この時点で,サンプリング抵抗の上の地面へのリードインピーダンスは,一般的なインピーダンス干渉を減らし,電流サンプリングの精度を向上させるために,できるだけ小さなものでなければなりません.23 出力電圧サンプリングネットワークは,出力ではなくエラー放大器に近いです.これは、低インピーダンス信号が高インピーダンス信号よりも干低低インピーダンス信号が干低低いためです。サンプリングトレースは、取得された取音を減らすために、できるだけ近くに置かれなければならない。相互インダクタンス、特にエネルギー蓄積インダクタンスとフィルターインダクタンスを減らすために、インダクタンスのレイアウトは遠く、互いに垂直であることに注意してください。高周波コンデンサーと低周波コンデンサーが並行して使用され,高周波コンデンサーがユーザーに近い場合は,レイアウトに注意してください.26.低周波妨害は一般的に差分モード（1M以下）であり、高周波妨害は一般的に共通モードであり、通常は放射線を通じて結合される。高周波信号が入力リードにカップルされた場合,EMI (共通モード) を形成することが容易です.電源の近くに入力線に磁気リングを置くことができます.EMIが低下した場合は、この問題を示します。この問題の解決策は,カップリングを減らすか,回路のEMIを減らすことです.高周波高周波高周波ノイズがクリーンにフィルタリングされて入力リードに伝達されない場合、EMI（差分モード）も形成されます。現在、磁性リングは問題を解決できない。入力リードが電源に近い2つの高周波インダクタ（対称）をストリングします。減少はこの問題が存在していることを示しています。この問題を解決する方法は,フィルタリングを改善するか,バッファリング,クランプなどの手段で高周波高高周波このこのこのこの問題を解決する方法です.差分モードと共通モード電流の測定。EMIフィルターは,入力ラインにできるだけ近く,入力ラインのルーティングは,EMIフィルターの前部と後部段階間のカップリングを最小限に抑えるためにできるだけ短くなるべきです.入り込むラインはシャシーの地面でシールドされます（方法は上記のようです）。出力EMIフィルターも同様に扱うべきです。入力線と高 dv/dt 信号の痕跡の間の距離を増やすことを試みましょう.これは PCB ボードのレイアウトで考慮すべきです.