Bazita sur la PCB aranĝo de elektroprovizo, ĉi tiu papero enkondukas la plej bonan PCB-aranĝan metodon, ekzemplojn kaj teknikojn por optimumigi la rendimenton de simpla ŝaltila potenca modulo.

Kiam vi planas la elektroprovizan aranĝon, la unua konsidero estas la fizika bukla areo de la du ŝanĝantaj aktualaj bukloj. 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. En buklo 1 montrita en Figuro 1, la nuna memkonduka enira pretervoja kondensilo (Cin1) pasas tra la MOSFET al la interna induktilo kaj eliga pretervoja kondensilo (CO1) dum la kontinua kondukada tempo de la lukskvalita MOSFET, kaj finfine revenas al la eniga kromangia kondensilo.

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

Figuro 1 Skema diagramo de buklo en potenca modulo

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. La energio stokita en la interna induktilo fluas tra la eliga pretervoja kondensilo kaj malaltaj MOSFE-oj antaŭ reveni al GND (vidu Bildon 1). La regiono kie du bukloj ne interkovras unu la alian (inkluzive la limon inter bukloj) estas la regiono kun alta DI / DT-fluo. La eniga kromangia kondensilo (Cin1) ludas ŝlosilan rolon en liverado de la altfrekvenca kurento al la konvertilo kaj redonado de la altfrekvenca kurento al sia fonta vojo.

La eliga kromangia kondensilo (Co1) ne portas multan alternativan kurenton, sed funkcias kiel altfrekvenca filtrilo por ŝanĝi bruon. Pro la supraj kialoj, eniraj kaj eliraj kondensiloj devas esti plej proksime al iliaj respektivaj VIN kaj VOUT-pingloj sur la modulo. Kiel montrite en Figuro 2, la induktanco generita de ĉi tiuj ligoj povas esti minimumigita per la drataro inter la pretervojaj kondensiloj kaj iliaj respektivaj VIN kaj VOUT-pingloj kiel eble plej mallongaj kaj larĝaj.

Figuro 2 SIMPLE SWITCHER-buklo

Minimumigi induktancon en PCB-aranĝo havas du gravajn avantaĝojn. Unue plibonigu la rendimenton de komponantoj per antaŭenigo de energitransigo inter Cin1 kaj CO1. Ĉi tio certigas, ke la modulo havas bonan hf-pretervojon, minimumigante induktajn tensiajn pintojn pro alta DI / DT-kurento. Ĝi ankaŭ minimumigas aparatan bruon kaj streĉan streĉon por certigi normalan funkciadon. Due, minimumigu EMI.

Kondensiloj ligitaj kun malpli parazita induktanco montras malaltajn impedancajn karakterizaĵojn al altfrekvencoj, tiel reduktante kondukitan radiadon. Ceramikaj kondensiloj (X7R aŭ X5R) aŭ aliaj malaltaj ESR-tipaj kondensiloj rekomendas. Kromaj eniraj kondensiloj povas ludi nur se aldonaj kondensiloj estas metitaj proksime de la GND kaj VIN-finoj. 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.

Cirkvituna aktuala vojplanado ofte estas neglektita, sed ĝi ludas ŝlosilan rolon en optimumigo de elektroproviza projektado. 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.

Teraj pingloj (inkluzive nudajn kusenetojn), enirajn kaj elirajn kondensilojn, mol-startajn kondensilojn kaj reagajn rezistilojn en la modulo ĉiuj devas esti konektitaj al la bukla tavolo sur la PCB. Ĉi tiu bukla tavolo povas esti uzata kiel revenpado kun ekstreme malalta induktanca kurento kaj kiel varma disipa aparato diskutita sube.

FIG. 3 Skema diagramo de modulo kaj PCB kiel termika impedanco

La reagorezistilo ankaŭ estu metita kiel eble plej proksime al la FB (reago) pinglo de la modulo. 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. Por ekzemplo, vidu la diagramon pri PCB-plano en la koncerna modula datuma tabelo.

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

Varmo Dissipado Projektaj Sugestoj

La kompakta aranĝo de la moduloj, provizante elektrajn avantaĝojn, havas negativan efikon sur la projekto de varmega disipado, kie ekvivalenta potenco disiĝas de pli malgrandaj Spacoj. 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. La kuseneto helpas provizi ekstreme malaltan termikan impedancon de la internaj MOSFE-oj, kiuj kutime generas plej multe de la varmon, al la PCB.

La termika impedanco (θJC) de la duonkondukta krucvojo al la ekstera pakaĵo de ĉi tiuj aparatoj estas 1.9 ℃ / W. Atingi industrian ĉefan θJC-valoron estas ideala, malalta θJC-valoro havas nenian sencon, kiam la termika impedanco (θCA) de la ekstera pakaĵo al la aero estas tro granda! Se neniu malalta impedanca varma disipiĝa vojo estas provizita al la ĉirkaŭa aero, la varmeco amasiĝos sur la nuda kuseno kaj ne povas esti dispelita. Do kio determinas θCA? La termika rezisto de nuda kuseneto al aero estas tute kontrolita per la PCB-projektado kaj asociita varma lavujo.

Nun por rapide rigardi kiel desegni simplan PCB sen naĝiloj, figuro 3 ilustras la modulon kaj PCB kiel termikan impedancon. Ĉar la termika impedanco inter la krucvojo kaj la supro de la ekstera pakaĵo estas relative alta kompare kun la termika impedanco de la krucvojo al la nuda kuseneto, ni povas ignori la heatJA-varman disipan vojon dum la unua takso de la termika rezisto de la krucvojo al la ĉirkaŭa aero (θJT).

La unua paŝo en varma disipadodezajno devas determini la kvanton de potenco esti disipita. La potenco konsumita de la modulo (PD) povas esti facile kalkulita per la efikeca grafeo (η) publikigita en la datuma tabelo.

Ni tiam uzas la temperaturajn limojn de la maksimuma temperaturo en la projekto, TAmbient, kaj la taksita kuniga temperaturo, TJuncTIon (125 ° C), por determini la termikan reziston necesan por la pakitaj moduloj sur la PCB.

Fine, ni uzis simpligitan proksimuman kalkuladon de la maksimuma konvekta varmotransigo sur la PCB-surfaco (kun nedifektitaj 1-uncaj kupraj naĝiloj kaj multaj varmecaj lavujaj truoj sur kaj la supra kaj malsupra etaĝoj) por determini la platan areon necesan por varma disipado.

La bezonata PCB-aproksimado ne konsideras la rolon de varmaj disipaj truoj, kiuj transdonas varmon de la supra metala tavolo (la pakaĵo estas konektita al la PCB) al la suba metala tavolo. La fundotavolo funkcias kiel dua surfactavolo tra kiu konvekcio povas transdoni varmecon de la plato. Almenaŭ 8 ĝis 10 malvarmigaj truoj devas esti uzataj por ke la tabula areo-aproksimado validu. La termika rezisto de la varma lavujo estas proksimuma per la sekva ekvacio.

Ĉi tiu aproksimado validas por tipa tra-truo de 12 mejloj da diametro kun 0.5 oz kupra flanka muro. Kiel eble plej multaj varmecaj lavujoj devas esti projektitaj en la tuta areo sub la nuda kuseneto, kaj ĉi tiuj varmaj lavujaj truoj devas formi aron kun interspaco de 1 ĝis 1.5mm.

konkludo

La SIMPLE SWITCHER-potenca modulo provizas alternativon al kompleksaj elektroprovizaj projektoj kaj tipaj PCB-aranĝoj asociitaj kun DC / DC-transformiloj. Dum aranĝaj defioj estis forigitaj, iuj inĝenieraj laboroj ankoraŭ devas esti faritaj por optimumigi modulan rendimenton kun bona pretervojo kaj varma disipado.