Негизделген PCB Электр менен камсыздоонун макети, бул документ эң жөнөкөй ПКБ макетинин ыкмасын, мисалдарды жана жөнөкөй алмаштыргычтын кубат модулунун иштөөсүн оптималдаштыруу ыкмаларын тааныштырат.

Электр менен камсыздоонун схемасын пландаштырууда, биринчи кезекте, эки коммутациялык токтун илмекчелеринин физикалык цикл аянты каралат. 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. Figure 1де көрсөтүлгөн цикл 1де, учурдагы өзүн-өзү өткөрүүчү кирүү конденсатору (Cin1) MOSFET аркылуу ички индукторго өтөт жана жогорку деңгээлдеги MOSFETтин үзгүлтүксүз өткөрүү убактысында чыгуучу айланып өтүүчү конденсаторго (CO1) өтөт жана акыры кайра кирүү айланып өтүүчү конденсатор.

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

Сүрөт 1 Күч модулундагы циклдин схемасы

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. Ички индуктордо сакталган энергия GNDге кайтканга чейин чыгуучу айланып өтүүчү конденсатор жана төмөн MOSFEts аркылуу агат (1 -сүрөттү караңыз). Эки цикл бири -бирине дал келбеген аймак (анын ичинде илмектердин ортосундагы чек) DI/DT агымы жогору болгон аймак. Киргизүү айланма конденсатору (Cin1) конвертерге жогорку жыштыктагы токту жеткирүүдө жана жогорку жыштыктагы токту анын булак жолуна кайтарууда негизги ролду ойнойт.

Чыгуу айланып өтүүчү конденсатор (Co1) көп AC токту алып жүрбөйт, бирок ызы-чууну которуу үчүн жогорку жыштыктагы чыпка катары иштейт. Жогорудагы себептерден улам, киргизүү жана чыгаруу конденсаторлору модулдагы тиешелүү VIN жана VOUT казыктарына мүмкүн болушунча жакыныраак жайгаштырылышы керек. 2 -сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бул байланыштар аркылуу пайда болгон индуктивдүүлүктү айланып өтүүчү конденсаторлор менен алардын тиешелүү VIN жана VOUT казыктарынын ортосундагы зымдарды мүмкүн болушунча кыска жана кенен кылып азайтууга болот.

Figure 2 Жөнөкөй алмаштыргыч цикл

PCB макетинде индуктивдүүлүктү азайтуунун эки чоң пайдасы бар. Биринчиден, Cin1 менен CO1дин ортосундагы энергия берүүнү илгерилетүү менен компоненттердин иштешин жакшыртуу. Бул модулда DI/DT агымынын бийиктигинен индуктивдүү чыңалуу чокуларын минималдаштырып, жакшы hf айланып өтүшүн камсыз кылат. Ал ошондой эле кадимки иштөөнү камсыз кылуу үчүн түзмөктүн ызы -чуусун жана чыңалуусун басаңдатат. Экинчиден, EMIди азайтыңыз.

Аз паразитардык индуктивдүүлүк менен байланышкан конденсаторлор жогорку жыштыктарга төмөн импеданс мүнөздөмөлөрүн көрсөтүшөт, ошентип өткөрүлгөн нурланууну азайтышат. Керамикалык конденсаторлор (X7R же X5R) же башка ESR түрүндөгү конденсаторлор сунушталат. Кошумча конденсаторлор кошумча конденсаторлор GND жана VIN учтарына жакын жайгаштырылганда гана ишке кириши мүмкүн. 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.

Райондук учурдагы жолду пландаштыруу көп учурда этибарга алынбайт, бирок ал электр менен камсыздоонун дизайнын оптималдаштырууда негизги ролду ойнойт. 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.

Негизделген казыктар (жылаңач төшөмөлөрдү кошкондо), киргизүү жана чыгаруу конденсаторлору, жумшак баштоо конденсаторлору жана модулдагы кайтарым каршылыктар ПХБдагы цикл катмарына туташтырылышы керек. Бул укурук катмары өтө төмөн индуктивдүү ток менен кайтарым жолу катары жана төмөндө талкууланган жылуулук таркатуучу түзүлүш катары колдонулушу мүмкүн.

Фиг. 3 жылуулук импеданс катары модулдун жана ПХБнын схемасы

Пикир билдирүү каршылыгы модулдун FB (кайтарым байланыш) пинине мүмкүн болушунча жакыныраак жайгаштырылышы керек. 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.

Жылуулуктун таралышын долбоорлоо боюнча сунуштар

Модулдардын компакт түзүлүшү, электрдик пайданы камсыздоо менен бирге, жылуулуктун таралышына терс таасирин тийгизет. 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. Жаздык, адатта, жылуулуктун көбүн чыгаруучу ички MOSFEtsтен ПХБга өтө төмөн жылуулук импедансын берүүгө жардам берет.

Бул өткөргүчтөрдүн жарым өткөргүч түйүнүнөн сырткы пакетине чейинки жылуулук импедансы (θJC) 1.9 Ом/Вт. Өнөр жайдын алдыңкы θJC маанисине жетүү идеалдуу, бирок сырткы пакеттин абага жылуулук импедансы (θCA) өтө чоң болгондо, θJCнин төмөн мааниси эч кандай мааниге ээ эмес! Айланадагы абага эч кандай импедансы жок жылуулук таралуу жолу берилбесе, жылуулук жылаңач төшөктө топтолот жана аны таркатуу мүмкүн эмес. Ошентип, θCAны эмне аныктайт? The thermal resistance from bare pad to air is completely controlled by the PCB design and associated heat sink.

Эми канаттары жок жөнөкөй ПХБны кантип иштеп чыгуу керектигин тезирээк карап көрүү үчүн, 3 -сүрөт модулду жана ПХБны жылуулук импеданс катары көрсөтөт. Өтмөк менен сырткы пакеттин чокусунун ортосундагы жылуулук импеданциясы жылыштыктан жылаңач аянтка салыштырмалуу салыштырмалуу жогору болгондуктан, θJA жылуулук диссипация жолун көз жаздымда калтырышыбыз мүмкүн. айланадагы аба (θJT).

Жылуулук диссипациясын долбоорлоодо биринчи кадам – ​​таркатыла турган кубаттуулукту аныктоо. Модуль (ПД) тарабынан керектелген кубаттуулукту маалымат таблицасында жарыяланган эффективдүүлүк графигинин (η) жардамы менен оңой эле эсептесе болот.

Биз андан кийин ПКБдагы пакеттелген модулдар үчүн керектүү болгон жылуулук каршылыгын аныктоо үчүн, дизайндагы эң жогорку температуранын чектөөлөрүн колдонобуз, TAmbient жана номиналдык туташуу температурасы, TJuncTIon (125 ° C).

Акыр-аягы, биз жылуулук диссипациясы үчүн керектүү болгон табактын аянтын аныктоо үчүн ПХБ бетиндеги максималдуу конвективдүү жылуулук берүүнүн жөнөкөйлөштүрүлүшүн колдондук (бузулбаган 1 унция жез канаттары жана көптөгөн жылыткыч тешиктери менен).

Керектүү ПХБ аянтынын жакындатылышы металлдын үстүңкү катмарынан (пакет ПХБга туташкан) астыңкы металл катмарына жылуулукту өткөрүүчү жылуулук таркатуучу тешиктердин ролун эске албайт. Төмөнкү катмар конвекция плитадан жылуулукту өткөрүп бере турган экинчи беттик катмар катары кызмат кылат. Тактайдын аянтынын жарактуу болушу үчүн жок дегенде 8ден 10го чейин муздатуучу тешиктер колдонулушу керек. Жылыткычтын жылуулук каршылыгы төмөнкү теңдеме менен жакындатылган.

Бул болжолдуу диаметри 12 миллиметр болгон, кадимки тешикке тиешелүү, 0.5 жез каптал. Мүмкүн болушунча көп жылыткыч тешиктер жылаңач төшөктүн астындагы бүтүндөй жерде иштелип чыгышы керек жана бул жылыткычтын тешиктери 1ден 1.5ммге чейинки аралыкты түзүшү керек.

жыйынтыктоо

Жөнөкөй SWITCHER электр модулу DC/DC конвертерлери менен байланышкан татаал электр менен жабдуу дизайнына жана типтүү PCB макеттерине альтернатива менен камсыз кылат. Орнотуудагы кыйынчылыктар жоюлганына карабастан, модулдун иштешин жакшы айланып өтүү жана жылуулук таркатуу дизайны менен оптималдаштыруу үчүн дагы эле кээ бир инженердик иштерди аткаруу керек.