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PCBブログ - いくつかのSMPS PCBボードレイアウトのヒントとノイズと熱問題について

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いくつかのSMPS PCBボードレイアウトのヒントとノイズと熱問題について

2022-08-25
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Author:ipcb

p>AC - DCまたはDC - DC変換を行うかどうか PCBボード, スイッチング電源装置は高電圧設計で一般的であり、慎重に構築されなければならない. このシステムは非常に一般的ですが, スイッチング時の電圧と電流の急激な変化により、EMIを放射する傾向がある. つの領域の小さな変化が診断するのが難しいEMI問題をつくることができるので、デザイナーは新しいシステムに既存のデザインを適応させることができません. 適切な配置選択とルーティング, ノイズは、SMPS出力の上で重要な問題になるのを防ぐことができます. 低電圧コンバータは、異なる形状因子を有するICとして購入することができる, しかし、高電圧変換器は専用ボード上の個別部品から製造する必要がある. 重要なSMPSは、ここにあります PCBボード コンポーネントをクールにし、お使いのシステムのノイズの問題を防ぐ保つためにレイアウトのヒント.

SMPS PCBボードレイアウトにおけるノイズと熱問題
修正がない:任意のSMPSは、トランジスタドライバのスイッチング動作のために適度な高周波ノイズを生成します。効果的に, あなたは低周波数リップル(すなわちAC - DC変換の間の全波整流器から)を高周波スイッチング雑音に変えています。この変換は、より安定したDC出力を生成するが, ノイズの2つの重要な源がある. システム内の他のノイズ. 雑音は、伝導および放射ノイズの形でSMPSユニットの出力に現れることができる. それぞれの問題の原因は診断するのが難しいですが, つのタイプのノイズを簡単に区別することができます. もう一つのデザイン挑戦 PCBボード レイアウトは、ボード上で発生する熱です. これは正しいPWM周波数を選択することによって影響を受けることができる, デューティサイクルと上昇時間, あなたはまだボード上の正しい熱管理戦略を使用する必要があります. これらの2つの課題を念頭に置いて, いくつかの詳細を見てみましょう PCBボード レイアウト.

熱管理
理想的なSMPSはゼロパワーを放散するでしょう。実際にはこれは起こりませんが. あなたのスイッチングトランジスタ(そして、AC - DC変換のための入力変圧器)は、大部分の熱を放散させます。スイッチング電源トポロジにおいて効率が90 %に達することができるにもかかわらず, パワーMOSFETはスイッチング中に多くの熱を放散することができる. ここでの一般的な実施は、ヒートシンクを重要なスイッチ部品に配置することである. 新しいEMIを防ぐために地面に再接続するようにしてください. 高電圧で/高電流電源, これらのヒートシンクはかなり大きい. あなたは、ファンをシャーシに取り付けることによって、あなたのシステムの冷却能力を強化することができます. 再び, 新しいEMI問題を防ぐためにこのファンに電源を入れるために良い実行に従うようにしてください.

若干のSMPS PCBボードレイアウト
あなたのレイアウトはある程度まで熱管理に役立つでしょう。しかし、それはEMI感受性のより大きい決定因子です. 通常, 伝導ノイズは、入出力回路上のEMIフィルタを使用することによって処理される. 高速の多くのEMI問題のように/高周波システム, あなたのStackupは放射線EMIに対する抵抗の主な決定要因になるでしょう. SMPS操作のための関連周波数範囲は、~ 10 kHz~~1 MHz, したがって、EMIが誘起雑音を誘起する. したがって, 地表面の直下にスタック面にグランドプレーンを配置したい, すべての電源コンポーネントとともに. これは、表面回路の低ループインダクタンスを保証する. 出力に伝播しているいかなる誘導されたノイズ信号も、出力でフィルタリングすることによって、通常排除される.

過渡呼称
過渡現象は、彼らがあなたのスタックアップに関連しているので、解決するのにもっと難しい問題です。ルーティング, バイアの存在, 過剰なデカップリング/インピーダンス. 高速設計の場合と同様に, グラウンドプレーンのギャップにスイッチング信号を運ぶどんな銅も経路しないでください, このように、過渡時に強く放射するいくつかのタイプのアンテナ構造を生成する. これらの過渡現象は高周波数(10〜100 MHzの範囲)である傾向がある。過渡リンギングの問題はインピーダンス管理問題である. 高いインピーダンスは、強い電圧リップル. コンポーネントは、ボードPDNのインピーダンスを最小にするために正しいランドパターンで置かれなければなりません. 良いパッドパッドの例を以下に示します.

レイアウト内のコンポーネントの品質
概して、あなたのレイアウトの任意の孤立島を維持しないでください. デカップルコンデンサを使用して、制御回路または受動部品を含むかもしれない任意の電力アイランドを接地に接続する/グランドプレーン. この場合は, 気をつけてください PCBボード, 地面に意図しない隙間やソケットを作成したくないです。