ອີງໃສ່ການ PCB ຮູບແບບຂອງການສະ ໜອງ ພະລັງງານ, ເຈ້ຍນີ້ແນະ ນຳ ວິທີການຈັດຮູບແບບ PCB ທີ່ດີທີ່ສຸດ, ຕົວຢ່າງແລະເຕັກນິກເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງໂມດູນພະລັງງານຫຼັບງ່າຍ.

ໃນເວລາວາງແຜນຮູບແບບການສະ ໜອງ ພະລັງງານ, ການພິຈາລະນາອັນທໍາອິດແມ່ນບໍລິເວນວົງແຫວນທາງກາຍະພາບຂອງສອງວົງທີ່ປ່ຽນໃນປັດຈຸບັນ. 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. ຢູ່ໃນວົງ 1 ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1, ຕົວເກັບປະຈຸບັນທາງຜ່ານປະຈຸບັນທີ່ເຮັດດ້ວຍຕົນເອງໃນປະຈຸບັນ (Cin1) ຈະຜ່ານ MOSFET ໄປຫາຕົວປະກອບໄຟຟ້າພາຍໃນແລະຕົວເກັບປະຈຸ bypass (CO1) ໃນລະຫວ່າງເວລາການດໍາເນີນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງ MOSFET ລະດັບສູງ, ແລະສຸດທ້າຍກັບຄືນມາເປັນ ຕົວເກັບຜ່ານທາງຜ່ານ.

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

ຮູບສະແດງ 1 ແຜນຜັງແຜນວາດຂອງວົງຈອນໃນໂມດູນພະລັງງານ

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. ພະລັງງານທີ່ເກັບໄວ້ໃນຕົວຈິນຕະນາການພາຍໃນໄຫຼຜ່ານຕົວເກັບປະຈຸລະບົບທາງຜ່ານແລະ MOSFEts ຕ່ ຳ ສຸດກ່ອນທີ່ຈະກັບໄປຫາ GND (ເບິ່ງຮູບສະແດງທີ 1). ຂົງເຂດທີ່ວົງຈອນສອງອັນບໍ່ທັບຊ້ອນກັນ (ລວມທັງເຂດແດນລະຫວ່າງວົງ) ແມ່ນເຂດທີ່ມີກະແສ DI/DT ສູງ. ຕົວເກັບປະຈຸບັນທາງຜ່ານ (Cin1) ມີບົດບາດ ສຳ ຄັນໃນການສະ ໜອງ ກະແສຄວາມຖີ່ສູງໃຫ້ກັບຕົວປ່ຽນແລະສົ່ງຄືນກະແສຄວາມຖີ່ສູງໃຫ້ກັບເສັ້ນທາງແຫຼ່ງຂອງມັນ.

ຕົວເກັບຜ່ານ bypass ຜົນຜະລິດ (Co1) ບໍ່ມີກະແສໄຟຟ້າ AC ຫຼາຍ, ແຕ່ເຮັດ ໜ້າ ທີ່ເປັນຕົວກັ່ນຕອງຄວາມຖີ່ສູງເພື່ອປ່ຽນສຽງລົບກວນ. ດ້ວຍເຫດຜົນຂ້າງເທິງ, ຕົວເກັບປະຈຸບັນແລະຕົວສົ່ງອອກຄວນຖືກວາງຢູ່ໃກ້ທີ່ສຸດເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ກັບເຂັມ VIN ແລະ VOUT ຂອງເຂົາເຈົ້າຢູ່ເທິງໂມດູນ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບສະແດງທີ 2, ການ ໜ່ຽວ ນໍາທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍການເຊື່ອມຕໍ່ເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນລົງໄດ້ໂດຍການເຮັດໃຫ້ສາຍລະຫວ່າງຕົວເກັບປະກອບທາງຜ່ານແລະເຂັມ VIN ແລະ VOUT ຂອງເຂົາເຈົ້າສັ້ນແລະກ້ວາງເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້.

ຮູບ 2 ວົງວຽນສະຫຼັບງ່າຍ

ການຫຼຸດຄວາມ ໜຽວ ແໜ້ນ ໃນຮູບແບບ PCB ມີສອງປະໂຫຍດຫຼັກ. ທໍາອິດ, ປັບປຸງການປະຕິບັດອົງປະກອບໂດຍການສົ່ງເສີມການຖ່າຍໂອນພະລັງງານລະຫວ່າງ Cin1 ແລະ CO1. ອັນນີ້ຮັບປະກັນວ່າໂມດູນມີທາງຜ່ານ hf ທີ່ດີ, ຫຼຸດຜ່ອນຈຸດສູງສຸດຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າເນື່ອງຈາກກະແສ DI/DT ສູງ. ມັນຍັງຫຼຸດຜ່ອນສຽງລົບກວນອຸປະກອນແລະຄວາມກົດດັນແຮງດັນເພື່ອຮັບປະກັນການດໍາເນີນງານປົກກະຕິ. ອັນທີສອງ, ຫຼຸດຜ່ອນ EMI ໃຫ້ ໜ້ອຍ ທີ່ສຸດ.

ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕົວກະຈາຍຂອງກາາກ ໜ້ອຍ ສະແດງລັກສະນະຂອງຄວາມຕ້ານທານຕໍ່າຕໍ່ກັບຄວາມຖີ່ສູງ, ສະນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນລັງສີທີ່ດໍາເນີນ. ຕົວເກັບປະຈຸເຊລາມິກ (X7R ຫຼື X5R) ຫຼືຕົວເກັບປະເພດ ESR ຕໍ່າອື່ນ are ແມ່ນແນະ ນຳ. ຕົວເກັບປະຈຸວັດສະດຸປ້ອນເຂົ້າເພີ່ມເຕີມສາມາດເຂົ້າມາຫຼິ້ນໄດ້ຖ້າຕົວເກັບປະຈຸເພີ່ມເຕີມຖືກວາງຢູ່ໃກ້ກັບປາຍ GND ແລະ VIN. 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.

ການວາງແຜນເສັ້ນທາງວົງຈອນໃນປະຈຸບັນມັກຈະຖືກລະເລີຍ, ແຕ່ມັນມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການປັບປຸງການອອກແບບການສະ ໜອງ ພະລັງງານ. 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.

ເຂັມຂັດພື້ນຖານ (ລວມທັງແຜ່ນຮອງເປົ່າ), ຕົວປ້ອນເຂົ້າແລະຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ, ຕົວເກັບປະຈຸອ່ອນ, ແລະຕົວຕ້ານທານ ຄຳ ຕິຊົມໃນໂມດູນທັງshouldົດຄວນເຊື່ອມຕໍ່ກັບຊັ້ນວົງໃນ PCB. ຊັ້ນ loop ນີ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນເສັ້ນທາງກັບຄືນທີ່ມີປະຈຸບັນ inductance ຕ່ໍາທີ່ສຸດແລະເປັນອຸປະກອນການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງລຸ່ມນີ້.

ຮູບ. 3 ແຜນຜັງແຜນຜັງຂອງໂມດູນແລະ PCB ເປັນຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນ

ຕົວຕ້ານທານ ຄຳ ຕິຊົມຄວນຖືກວາງຢູ່ໃກ້ທີ່ສຸດເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ກັບpinຸດ FB (ຄຳ ຕິຊົມ) ຂອງໂມດູນ. 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. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ເບິ່ງແຜນຜັງແຜນຜັງ PCB ໃນຕາຕະລາງຂໍ້ມູນໂມດູນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.

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

ຄໍາແນະນໍາການອອກແບບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ

ຮູບແບບທີ່ກະທັດຮັດຂອງໂມດູນ, ໃນຂະນະທີ່ໃຫ້ຜົນປະໂຫຍດທາງດ້ານໄຟຟ້າ, ມີຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ການອອກແບບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ, ບ່ອນທີ່ພະລັງງານທຽບເທົ່າຖືກກະຈາຍໄປຈາກ Spaces ທີ່ນ້ອຍກວ່າ. 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. ແຜ່ນຮອງຊ່ວຍໃຫ້ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຕໍ່າຫຼາຍຈາກ MOSFEts ພາຍໃນ, ເຊິ່ງໂດຍປົກກະຕິແລ້ວສ້າງຄວາມຮ້ອນສ່ວນໃຫຍ່ໃຫ້ກັບ PCB.

ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນ (θJC) ຈາກຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ semiconductor ໄປຫາຊຸດຊັ້ນນອກຂອງອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ 1.9 ℃/W. ໃນຂະນະທີ່ບັນລຸຄຸນຄ່າθJCຊັ້ນນໍາຂອງອຸດສາຫະກໍາແມ່ນເidealາະສົມ, ຄ່າθJCຕໍ່າບໍ່ມີຄວາມsenseາຍຫຍັງເມື່ອຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນ (ACA) ຂອງແພັກເກດຊັ້ນນອກກັບອາກາດແມ່ນໃຫຍ່ເກີນໄປ! ຖ້າບໍ່ມີເສັ້ນທາງການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຄວາມຕ່ ຳ ໃຫ້ກັບອາກາດອ້ອມຂ້າງ, ຄວາມຮ້ອນຈະສະສົມຢູ່ເທິງແຜ່ນເປົ່າແລະບໍ່ສາມາດລະລາຍໄປໄດ້. ສະນັ້ນສິ່ງທີ່ ກຳ ນົດθCA? ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຈາກແຜ່ນເປົ່າໄປຫາອາກາດແມ່ນຄວບຄຸມຢ່າງສົມບູນໂດຍການອອກແບບ PCB ແລະເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.

ດຽວນີ້ເພື່ອເບິ່ງວິທີການອອກແບບ PCB ແບບງ່າຍ without ໂດຍບໍ່ມີຄີ, ຕົວເລກ 3 ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂມດູນແລະ PCB ເປັນຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນ. ເນື່ອງຈາກວ່າຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ແລະດ້ານເທິງຂອງຊຸດຊັ້ນນອກແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສູງເມື່ອທຽບກັບຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຈາກຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຫາແຜ່ນເປົ່າ, ພວກເຮົາສາມາດບໍ່ສົນໃຈເສັ້ນທາງການລະບາຍຄວາມຮ້ອນθJAໃນລະຫວ່າງການຄາດຄະເນຄັ້ງທໍາອິດຂອງຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຈາກຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຫາ ອາກາດອ້ອມຂ້າງ (TJT).

ຂັ້ນຕອນທໍາອິດໃນການອອກແບບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນແມ່ນເພື່ອກໍານົດປະລິມານພະລັງງານທີ່ຈະກະຈາຍໄປ. ພະລັງງານທີ່ໃຊ້ໂດຍໂມດູນ (PD) ສາມາດຖືກຄິດໄລ່ໄດ້ງ່າຍໂດຍໃຊ້ເສັ້ນສະແດງປະສິດທິພາບ (η) ທີ່ຕີພິມໃນຕາຕະລາງຂໍ້ມູນ.

ຈາກນັ້ນພວກເຮົາໃຊ້ຂໍ້ຈໍາກັດດ້ານອຸນຫະພູມຂອງອຸນຫະພູມສູງສຸດໃນການອອກແບບ, TAmbient, ແລະອຸນຫະພູມຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ໄດ້ຄະແນນ, TJuncTIon (125 ° C), ເພື່ອກໍານົດຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບໂມດູນຫຸ້ມຫໍ່ໃສ່ PCB.

ສຸດທ້າຍ, ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ການຄາດຄະເນແບບງ່າຍ of ກ່ຽວກັບການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນ convective ສູງສຸດຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ PCB (ດ້ວຍຄາງທອງແດງ 1 ອໍທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບຄວາມເສຍຫາຍແລະຮູຄວາມຮ້ອນຈໍານວນຫຼາຍຢູ່ທັງຊັ້ນເທິງແລະລຸ່ມ) ເພື່ອກໍານົດພື້ນທີ່ແຜ່ນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ.

ການຄາດຄະເນພື້ນທີ່ PCB ທີ່ຕ້ອງການບໍ່ໄດ້ຄໍານຶງເຖິງບົດບາດທີ່ຫຼິ້ນໂດຍຂຸມການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ຖ່າຍເທຄວາມຮ້ອນຈາກຊັ້ນໂລຫະຊັ້ນເທິງ (ຊຸດໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ກັບ PCB) ໃສ່ຊັ້ນໂລຫະລຸ່ມ. ຊັ້ນລຸ່ມເຮັດ ໜ້າ ທີ່ເປັນຊັ້ນທີສອງຂອງພື້ນທີ່ຜ່ານການດູດຊຶມສາມາດຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຈາກແຜ່ນໄດ້. ຄວນໃຊ້ຮູຄວາມເຢັນຢ່າງ ໜ້ອຍ 8 ຫາ 10 ອັນເພື່ອໃຫ້ການຄາດຄະເນພື້ນທີ່ກະດານໃຫ້ຖືກຕ້ອງ. ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຂອງເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນແມ່ນປະມານໂດຍສົມຜົນຕໍ່ໄປນີ້.

ການປະມານອັນນີ້ໃຊ້ໄດ້ກັບຮູຜ່ານປົກກະຕິຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 12 mils ກັບsideາຂ້າງທອງແດງ 0.5 ອໍ. ຂຸມທໍ່ຄວາມຮ້ອນຫຼາຍເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ຄວນໄດ້ຮັບການອອກແບບຢູ່ໃນພື້ນທີ່ທັງbelowົດຢູ່ດ້ານລຸ່ມຂອງແຜ່ນເປົ່າ, ແລະຮູຄວາມຮ້ອນເຫຼົ່ານີ້ຄວນປະກອບເປັນອາເລທີ່ມີໄລຍະຫ່າງ 1 ຫາ 1.5 ມມ.

ສະຫຼຸບ

ໂມດູນພະລັງງານແບບງ່າຍດາຍສະ ໜອງ ທາງເລືອກໃຫ້ກັບການອອກແບບການສະ ໜອງ ພະລັງງານທີ່ຊັບຊ້ອນແລະການຈັດວາງ PCB ປົກກະຕິທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບເຄື່ອງປ່ຽນ DC/DC. ໃນຂະນະທີ່ສິ່ງທ້າທາຍຮູບແບບໄດ້ຖືກກໍາຈັດ, ບາງວຽກວິສະວະກໍາຍັງຕ້ອງໄດ້ເຮັດເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການດໍາເນີນງານຂອງໂມດູນດ້ວຍການຂ້າມທີ່ດີແລະການອອກແບບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ.