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PCBブログ - スイッチング電源PCBボードの設計ポイント

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スイッチング電源PCBボードの設計ポイント

2022-01-10
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Author:pcb

スイッチング電源の設計において、PCBボード設計は非常に重要なステップであり、電源の性能、EMC要件、信頼性、製造性に大きな影響を与えます。電子技術の発展に伴い、スイッチング電源の体積はますます小さくなり、動作周波数はますます高くなり、内部素子の密度はますます高くなっている。これにより、PCB基板のレイアウトと配線の耐干渉要求はますます厳しくなっている。合理的で科学的なPCBボード設計により、作業をより効率的に行うことができます。

PCBボード

1.レイアウトには、着るだけで押し下げるのではなく、PCBボードのレイアウトをより洗練させる必要があります。一般的なPCBボードレイアウトは、(1)レイアウトの第1の原則は、配線率を確保することであり、デバイスを移動する際にフライワイヤの接続に注意し、接続関係のあるデバイスを一緒に置くことである。(2)各機能回路の素子を中心にして、それをめぐって配置する。素子はPCB基板上に均一、整然と、コンパクトに配列しなければならない。これにより、美しいだけでなく、取り付けと溶接が容易で、量産が容易である。部品間のリード線と接続を最小限に抑える、発振器回路、フィルタ脱結合コンデンサはICに近づき、接地線は短絡すべきである。(3)コンポーネントを置く場合は、将来の溶接とメンテナンスを考慮してください。2つの高さのある部材の間に短い部材を配置しないようにします。これは生産と維持に不利である。部品はあまり密集してはいけないが、電子技術の発展に伴い、現在のスイッチング電源はますます小型化とコンパクト化されているため、両者の間の程度をバランスさせる必要があり、溶接とメンテナンスを容易にするだけでなく、コンパクト性も考慮する必要がある。実際のチップ処理能力も考慮する必要がある。IPC-A-610 E規格によると、素子側偏差の正確性を考慮すると、素子間の錫結合、ひいては素子偏差による素子距離の不足を招きやすい。(4)光電結合装置と電流サンプリング回路は干渉を受けやすい。大電流配線、変圧器、高電位脈動装置など、強い電界と磁界を持つ装置から離れなければなりません。(5)部品を置く時、高周波パルス電流と大電流の回路面積を優先し、できるだけ減少して、スイッチング電源の放射干渉を抑制しなければならない。(6)高周波パルス電流が流れる領域は入出力端子から離れ、ノイズ源は入出力ポートから離れ、これはEMC性能の向上に有利である。変圧器は入口に近すぎて、電磁放射エネルギーは直接入力端と出力端に作用する。そのため、EMIテストに失敗しました。右側の方法に変更した後、変圧器が入口から離れ、電磁放射エネルギーと入出力端との距離が増加し、効果が顕著に向上し、EMI試験に合格した。(7)加熱素子(例えば変圧器、スイッチング管、整流ダイオードなど)の配置は放熱効果を考慮し、電源全体の放熱を均一にし、温度に敏感な肝心な部品(例えばIC)は加熱素子から離れ、より多くの熱を発生しなければならない。この設備は電解コンデンサやその他の機械全体の寿命に影響を与える設備と一定の距離を維持しなければならない。(8)底部要素の高さに注意して敷板を敷く。たとえば、パッケージされたDC-DCパワーモジュールの場合、DC-DCモジュール自体が相対的に小さいため、下部コンポーネントの高さが4つの側面のすべてでバランスがとれていない場合、パッケージ中に両側のピンの高さが高くなり、反対側のピンの高さが低くなります。(9)レイアウト時にピンの静電気抵抗力を制御することに注意し、対応する回路コンポーネント間の距離は十分であるべきで、例えばCtrlピン(ローレベルオフ)、回路と入出力端子の容量は異なる。フィルタリングを行うため、モジュール全体の静電気防止能力が弱いため、十分な安全距離を確保する必要があります。 必然的に平行になる場合は、小信号トレースの干渉を回避するために十分な距離を保つ必要があります。(2)重要な小信号配線、例えば電流サンプリング信号線と光結合フィードバック信号線など、ループに囲まれた面積を最大限に削減する。(3)隣接線路の間には長すぎる平行線はなく(もちろん、同じ電流回路の平行配線は可能である)、上下層配線はできるだけ垂直に交差しなければならない。配線は急に傾斜してはいけません(すなわち:90°)、直角と鋭角は高周波回路の電気性能に影響します。(4)電源回路と制御回路は分離し、単点接地方式を採用しなければならない。主PWMは、IC周辺の部品がICの接地ピンに接地されるように制御し、接地ピンから大容量接地線に引き出し、電源接地に接続する。二次TL 431の周りのコンポーネントはTL 431のピン3に接地され、次いで出力コンデンサの接地に接続される。複数のICの場合、並列単点接地方法を採用する。(5)トランスやインダクタのような高周波コンポーネントを下地に配線しないでください。また、コンポーネントを直接反対の高周波コンポーネントの底面に配置しないでください。避けられない場合は、上部の高周波素子などの遮蔽を使用することができ、制御回路は下部に面する。高周波素子のある層の銅遮蔽に注意し、高周波ノイズ放射が底部の制御回路に干渉するのを防止する。(6)フィルタの配線に特に注意する