Технические правила и применение разводки печатных плат для импульсных источников питания
В настоящее время из-за электромагнитных волн, генерируемых импульсными источниками питания, которые влияют на нормальную работу электронных изделий, правильная технология компоновки печатных плат для источников питания стала очень важной.
Во многих случаях идеально спроектированный на бумаге блок питания может работать неправильно во время первоначальной отладки из-за множества проблем с компоновкой печатной платы блока питания. Например, на принципиальной схеме понижающего импульсного источника питания на потребительском электронном устройстве разработчик должен уметь отличать компоненты в силовой цепи от компонентов в цепи управляющего сигнала на этой принципиальной схеме. Однако если разработчик будет относиться ко всем компонентам этого источника питания как к компонентам цифровой схемы, проблема может оказаться весьма серьезной. Компоновка печатной платы переключающего источника питания полностью отличается от печатной платы цифровой схемы. При компоновке цифровых схем многие цифровые микросхемы могут быть автоматически расположены с помощью программного обеспечения печатной платы, а соединительные линии между микросхемами могут быть автоматически соединены с помощью программного обеспечения печатной платы. Импульсный блок питания, произведенный методом автоматической верстки, точно не будет работать должным образом. Поэтому проектировщикам необходимо освоить и понять правильные технические правила разводки печатных плат для импульсных источников питания.
Технические правила разводки печатных плат импульсного источника питания
Емкость обходного керамического конденсатора не должна быть слишком большой, а его паразитная последовательная индуктивность должна быть сведена к минимуму. Параллельное соединение нескольких конденсаторов может улучшить характеристики высокочастотного импеданса конденсаторов.
Когда рабочая частота конденсатора ниже fo, сопротивление емкости Zc уменьшается с увеличением частоты; Когда рабочая частота конденсатора превышает fo, сопротивление емкости Zc станет таким же, как сопротивление индуктивности, и будет увеличиваться с увеличением частоты; Когда рабочая частота конденсатора приближается к fo, импеданс конденсатора равен его эквивалентному последовательному сопротивлению (RESR).
Электролитические конденсаторы обычно имеют большую емкость и большую эквивалентную последовательную индуктивность. Из-за низкой резонансной частоты его можно использовать только для фильтрации низких частот. Танталовые конденсаторы обычно имеют большую емкость и меньшую эквивалентную последовательную индуктивность, поэтому их резонансная частота выше, чем у электролитических конденсаторов, и их можно использовать для фильтрации средних и высоких частот. Емкость и эквивалентная последовательная индуктивность керамических конденсаторов, как правило, очень малы, поэтому их резонансная частота намного выше, чем у электролитических конденсаторов и танталовых конденсаторов, поэтому их можно использовать в высокочастотных фильтрующих и обходных цепях. В связи с тем, что резонансная частота керамических конденсаторов малой емкости выше, чем у керамических конденсаторов большой емкости.
При выборе развязывающих конденсаторов не рекомендуется просто использовать керамические конденсаторы с высокими значениями емкости. Чтобы улучшить высокочастотные характеристики конденсаторов, можно использовать несколько конденсаторов с разными характеристиками параллельно. На рисунке 1 (а) показан эффект улучшения импеданса после параллельного подключения нескольких конденсаторов с разными характеристиками. Нетрудно понять важность этого правила компоновки путем анализа. На рисунке 1 (b) показаны различные методы подключения от входной мощности (VIN) до нагрузки (RL) на печатной плате. Чтобы уменьшить ESL конденсатора фильтра (C), длина вывода вывода конденсатора должна быть минимизирована, при этом трассировка от положительного VIN к RL и от отрицательного VIN к RL должна быть как можно ближе.
