উপর ভিত্তি করে পিসিবি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের লেআউট, এই কাগজটি সহজ পিসিবি লেআউট পদ্ধতি, উদাহরণ এবং সহজ সুইচার পাওয়ার মডিউলের কর্মক্ষমতা অনুকূল করার কৌশলগুলি প্রবর্তন করে।

পাওয়ার সাপ্লাই লেআউটের পরিকল্পনা করার সময়, প্রথম বিবেচনা হল দুটি স্যুইচিং কারেন্ট লুপের ফিজিক্যাল লুপ এলাকা। Although these loop regions are largely invisible in the power module, it is important to understand the respective current paths of the two loops because they extend beyond the module. চিত্র 1 এ দেখানো লুপ 1 এ, বর্তমান স্ব-পরিচালনকারী ইনপুট বাইপাস ক্যাপাসিটর (Cin1) MOSFET- এর মধ্য দিয়ে অভ্যন্তরীণ প্রবর্তক এবং আউটপুট বাইপাস ক্যাপাসিটরের (CO1) উচ্চ-শেষ MOSFET- এর ক্রমাগত সঞ্চালনের সময়, এবং অবশেষে ফিরে আসে ইনপুট বাইপাস ক্যাপাসিটর।

Schematic diagram of loop in the power module www.elecfans.com

চিত্র 1 পাওয়ার মডিউলে লুপের পরিকল্পিত চিত্র

Loop 2 is formed during the turn-off time of the internal high-end MOSFEts and the turn-on time of the low-end MOSFEts. অভ্যন্তরীণ ইন্ডাক্টরে সঞ্চিত শক্তি GND- এ ফেরার আগে আউটপুট বাইপাস ক্যাপাসিটর এবং লো এন্ড MOSFEts দিয়ে প্রবাহিত হয় (চিত্র 1 দেখুন)। যে অঞ্চলে দুটি লুপ একে অপরকে ওভারল্যাপ করে না (লুপের মধ্যে সীমানা সহ) সেই অঞ্চলটি উচ্চ ডিআই/ডিটি কারেন্ট সহ। ইনপুট বাইপাস ক্যাপাসিটর (Cin1) কনভার্টারে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্ট সরবরাহ করতে এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্টকে তার উৎস পথে ফিরিয়ে আনতে মূল ভূমিকা পালন করে।

আউটপুট বাইপাস ক্যাপাসিটর (Co1) বেশি এসি কারেন্ট বহন করে না, কিন্তু শব্দ পরিবর্তন করার জন্য উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ফিল্টার হিসেবে কাজ করে। উপরের কারণগুলির জন্য, ইনপুট এবং আউটপুট ক্যাপাসিটারগুলিকে মডিউলে তাদের নিজ নিজ VIN এবং VOUT পিনের যতটা সম্ভব কাছাকাছি রাখা উচিত। চিত্র 2 -এ দেখানো হয়েছে, বাইপাস ক্যাপাসিটর এবং তাদের নিজ নিজ VIN এবং VOUT পিনের মধ্যে যথাসম্ভব সংক্ষিপ্ত এবং চওড়া করে এই সংযোগগুলির দ্বারা উৎপন্ন সংযোজন কমানো যেতে পারে।

চিত্র 2 সিম্পল সুইচার লুপ

পিসিবি লেআউটে ইনডাক্টেন্স কমানোর দুটি প্রধান সুবিধা রয়েছে। প্রথমে, Cin1 এবং CO1 এর মধ্যে শক্তি স্থানান্তরের প্রচার করে কম্পোনেন্ট পারফরম্যান্স উন্নত করুন। এটি নিশ্চিত করে যে মডিউলটিতে একটি ভাল এইচএফ বাইপাস রয়েছে, উচ্চ ডিআই/ডিটি কারেন্টের কারণে ইনডাকটিভ ভোল্টেজ শিখর কমিয়ে দেয়। এটি স্বাভাবিক অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য ডিভাইসের গোলমাল এবং ভোল্টেজের চাপ কমিয়ে দেয়। দ্বিতীয়ত, EMI কমানো।

কম পরজীবী আবেশের সাথে সংযুক্ত ক্যাপাসিটারগুলি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে কম প্রতিবন্ধকতা বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, এইভাবে পরিচালিত বিকিরণ হ্রাস করে। সিরামিক ক্যাপাসিটর (X7R বা ​​X5R) বা অন্যান্য কম ESR টাইপ ক্যাপাসিটারগুলি সুপারিশ করা হয়। অতিরিক্ত ইনপুট ক্যাপাসিটারগুলি কেবল তখনই কার্যকর হতে পারে যদি অতিরিক্ত ক্যাপাসিটারগুলি GND এবং VIN শেষের কাছে স্থাপন করা হয়। The Power module of the SIMPLE SWITCHER is uniquely designed to have low radiation and conducted EMI. However, follow the PCB layout guidelines described in this article to achieve higher performance.

সার্কিট বর্তমান পথ পরিকল্পনা প্রায়ই উপেক্ষিত হয়, কিন্তু এটি বিদ্যুৎ সরবরাহ নকশা অপ্টিমাইজ করার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। In addition, ground wires to Cin1 and CO1 should be shortened and widened as much as possible, and bare pads should be directly connected, which is especially important for input capacitor (Cin1) ground connections with large AC currents.

গ্রাউন্ডেড পিন (বেয়ার প্যাড সহ), ইনপুট এবং আউটপুট ক্যাপাসিটর, সফট-স্টার্ট ক্যাপাসিটার এবং মডিউলের ফিডব্যাক রেসিস্টর সবই PCB- এর লুপ লেয়ারের সাথে সংযুক্ত হওয়া উচিত। এই লুপ স্তরটি অত্যন্ত কম ইনডাক্টেন্স কারেন্ট সহ রিটার্ন পাথ হিসেবে এবং নিচে আলোচিত তাপ অপচয় যন্ত্র হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

ড। 3 তাপীয় প্রতিবন্ধকতা হিসাবে মডিউল এবং PCB এর পরিকল্পিত চিত্র

প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধকটি মডিউলের FB (প্রতিক্রিয়া) পিনের যতটা সম্ভব বন্ধ করা উচিত। To minimize the potential noise extraction value at this high impedance node, it is critical to keep the line between the FB pin and the feedback resistor’s middle tap as short as possible. Available compensation components or feedforward capacitors should be placed as close to the upper feedback resistor as possible. For an example, see the PCB layout diagram in the relevant module data table.

For AN example layout of LMZ14203, see the application guide document AN-2024 provided at www.naTIonal.com.

তাপ অপচয় নকশা সাজেশন

মডিউলগুলির কম্প্যাক্ট লেআউট, বৈদ্যুতিক সুবিধা প্রদান করার সময়, তাপ অপচয় নকশায় নেতিবাচক প্রভাব ফেলে, যেখানে ছোট স্থান থেকে সমতুল্য শক্তি অপচয় হয়। To address this problem, a single large bare pad is designed on the back of the Power module package of the SIMPLE SWITCHER and is electrically grounded. প্যাড অভ্যন্তরীণ MOSFEts থেকে অত্যন্ত কম তাপীয় প্রতিবন্ধকতা প্রদান করতে সাহায্য করে, যা সাধারণত PCB- কে অধিকাংশ তাপ উৎপন্ন করে।

থার্মাল ইম্পিডেন্স (θJC) সেমিকন্ডাক্টর জংশন থেকে এই ডিভাইসের বাইরের প্যাকেজ পর্যন্ত 1.9 ℃/W। যখন একটি শিল্প-নেতৃস্থানীয় θJC মান অর্জন করা আদর্শ, তখন বায়ুতে বাইরের প্যাকেজের তাপীয় প্রতিবন্ধকতা (θCA) খুব বেশি হলে একটি কম θJC মান কোন মানে হয় না! যদি আশেপাশের বাতাসে কোন নিম্ন-প্রতিবন্ধক তাপ অপচয় পথ প্রদান করা না হয়, তবে তাপটি খালি প্যাডে জমা হবে এবং অপচয় করা যাবে না। তাহলে কি θCA নির্ধারণ করে? The thermal resistance from bare pad to air is completely controlled by the PCB design and associated heat sink.

এখন কিভাবে পাখনা ছাড়া একটি সাধারণ PCB ডিজাইন করা যায় তা দ্রুত দেখার জন্য, চিত্র 3 মডিউল এবং PCB কে তাপীয় প্রতিবন্ধকতা হিসাবে ব্যাখ্যা করে। যেহেতু জংশন এবং বাইরের প্যাকেজের উপরের অংশের মধ্যে তাপীয় প্রতিবন্ধকতা জংশন থেকে খালি প্যাড পর্যন্ত তাপীয় প্রতিবন্ধকতার তুলনায় তুলনামূলকভাবে বেশি, আমরা জংশন থেকে তাপ প্রতিরোধের প্রথম অনুমানের সময় θJA তাপ অপচয় পথকে উপেক্ষা করতে পারি আশেপাশের বায়ু (θJT)।

তাপ অপচয় ডিজাইনের প্রথম ধাপ হল অপচয় করা শক্তির পরিমাণ নির্ধারণ করা। ডাটা টেবিলে প্রকাশিত দক্ষতা গ্রাফ (η) ব্যবহার করে মডিউল (পিডি) দ্বারা ব্যবহৃত শক্তি সহজেই গণনা করা যায়।

আমরা তখন নকশায় সর্বোচ্চ তাপমাত্রার তাপমাত্রা সীমাবদ্ধতা, TAmbient এবং রেটিংযুক্ত জংশনের তাপমাত্রা, TJuncTIon (125 ° C) ব্যবহার করি, যাতে PCB- তে প্যাকেজড মডিউলগুলির জন্য প্রয়োজনীয় তাপ প্রতিরোধের নির্ণয় করা যায়।

পরিশেষে, আমরা পিসিবি পৃষ্ঠে সর্বাধিক সংযোজক তাপ স্থানান্তরের একটি সরলীকৃত অনুমান ব্যবহার করেছি (তাপ-অপচয়ের জন্য প্রয়োজনীয় প্লেট এলাকা নির্ণয়ের জন্য 1-আউন্স তামার পাখনা এবং উপরের এবং নিচের মেঝেতে অসংখ্য তাপ সিঙ্ক গর্ত সহ)।

প্রয়োজনীয় পিসিবি এলাকার আনুমানিকতা তাপের অপচয় গর্তের ভূমিকা বিবেচনা করে না যা উপরের ধাতব স্তর (প্যাকেজটি PCB- এর সাথে সংযুক্ত) থেকে নিচের ধাতু স্তরে স্থানান্তরিত করে। নিচের স্তরটি দ্বিতীয় পৃষ্ঠের স্তর হিসেবে কাজ করে যার মাধ্যমে কনভেকশন প্লেট থেকে তাপ স্থানান্তর করতে পারে। কমপক্ষে to থেকে ১০ টি কুলিং হোল ব্যবহার করা উচিত যাতে বোর্ড এরিয়ার আনুমানিকতা বৈধ হয়। তাপ সিংকের তাপ প্রতিরোধের নিম্নোক্ত সমীকরণ দ্বারা অনুমান করা হয়।

এই আনুমানিকতা 12 মিলিয়ন ব্যাসের একটি সাধারণ থ্রু-হোল-এর জন্য প্রযোজ্য 0.5 ওজ কপার সাইডওয়াল সহ। যতটা সম্ভব হিট সিঙ্ক গর্তগুলি খালি প্যাডের নীচে পুরো এলাকায় ডিজাইন করা উচিত এবং এই হিট সিঙ্ক হোলগুলি 1 থেকে 1.5 মিমি ব্যবধান সহ একটি অ্যারে তৈরি করা উচিত।

উপসংহার

সিম্পল সুইচার পাওয়ার মডিউল ডিসি/ডিসি কনভার্টারগুলির সাথে যুক্ত জটিল বিদ্যুৎ সরবরাহ নকশা এবং সাধারণ পিসিবি লেআউটের বিকল্প প্রদান করে। যদিও লেআউট চ্যালেঞ্জগুলি দূর করা হয়েছে, ভাল বাইপাস এবং তাপ অপচয় নকশা সহ মডিউল পারফরম্যান্সকে অপ্টিমাইজ করার জন্য কিছু ইঞ্জিনিয়ারিং কাজ এখনও করা দরকার।