Ibbażat fuq il- PCB tqassim tal-provvista tal-enerġija, din id-dokument tintroduċi l-aħjar metodu ta ’tqassim tal-PCB, eżempji u tekniki biex ittejjeb il-prestazzjoni tal-modulu tal-enerġija tas-swiċċjar sempliċi.

Meta tippjana t-tqassim tal-provvista tal-enerġija, l-ewwel konsiderazzjoni hija ż-żona tal-linja fiżika taż-żewġ linji tal-kurrent li jaqilbu. Għalkemm dawn ir-reġjuni tal-linja huma fil-biċċa l-kbira inviżibbli fil-modulu tal-enerġija, huwa importanti li nifhmu l-mogħdijiet kurrenti rispettivi taż-żewġ linji minħabba li jestendu lil hinn mill-modulu. Fil-linja 1 murija fil-Figura 1, il-kapaċitatur tal-bypass tal-input li jmexxi lilu nnifsu kurrenti (Cin1) jgħaddi mill-MOSFET għall-inductor intern u l-kapaċitatur tal-bypass tal-ħruġ (CO1) matul il-ħin ta ‘konduzzjoni kontinwa tal-MOSFET high-end, u finalment jirritorna għal il-kapaċitatur tal-bypass tad-dħul.

Dijagramma skematika tal-linja fil-modulu tal-enerġija www.elecfans.com

Figura 1 Dijagramma skematika tal-linja fil-modulu tal-enerġija

Loop 2 huwa ffurmat matul il-ħin tat-tifi tal-MOSFEts interni high-end u l-ħin tad-dawran tal-MOSFEts tat-tmiem baxx. L-enerġija maħżuna fl-induttur intern tgħaddi mill-kapaċitatur tal-bypass tal-ħruġ u l-MOSFEts tat-tarf baxx qabel ma terġa ‘lura għal GND (ara l-Figura 1). Ir-reġjun fejn żewġ linji ma jikkoinċidux bejniethom (inkluż il-konfini bejn il-linji) huwa r-reġjun b’kurrent għoli ta ‘DI / DT. Il-kapaċitatur tal-bypass tad-dħul (Cin1) għandu rwol ewlieni fil-forniment tal-kurrent ta ‘frekwenza għolja lill-konvertitur u r-ritorn tal-kurrent ta’ frekwenza għolja għall-passaġġ tas-sors tiegħu.

Il-kapaċitatur tal-bypass tal-ħruġ (Co1) ma jġorrx ħafna kurrent AC, iżda jaġixxi bħala filtru ta ‘frekwenza għolja għall-istorbju tal-iswiċċjar. Għar-raġunijiet ta ‘hawn fuq, il-kapaċitaturi tad-dħul u l-ħruġ għandhom jitqiegħdu viċin kemm jista’ jkun tal-pinnijiet VIN u VOUT rispettivi tagħhom fuq il-modulu. Kif muri fil-Figura 2, l-induttanza ġġenerata minn dawn il-konnessjonijiet tista ‘tiġi mminimizzata billi l-wajers bejn il-bypass capacitors u l-brilli VIN u VOUT rispettivi tagħhom ikunu qosra u wesgħin kemm jista’ jkun.

Figura 2 Ċirkwit SIMPLE SWITCHER

Li tnaqqas l-inductance fit-tqassim tal-PCB għandu żewġ benefiċċji ewlenin. L-ewwel, ittejjeb il-prestazzjoni tal-komponent billi tippromwovi t-trasferiment tal-enerġija bejn Cin1 u CO1. Dan jiżgura li l-modulu għandu bypass hf tajjeb, u jimminimizza l-quċċati tal-vultaġġ induttiv minħabba kurrent għoli DI / DT. Jimminimizza wkoll l-istorbju tal-apparat u l-istress tal-vultaġġ biex jiżgura tħaddim normali. It-tieni, minimizza l-EMI.

Kondensers konnessi b’inqas induttanza parassita juru karatteristiċi ta ‘impedenza baxxa għal frekwenzi għoljin, u b’hekk inaqqsu r-radjazzjoni kondotta. Kondensers taċ-ċeramika (X7R jew X5R) jew capacitors oħra tat-tip ESR baxxi huma rakkomandati. Kondensers ta ‘input addizzjonali jistgħu jidħlu biss jekk capacitors addizzjonali jitqiegħdu ħdejn it-truf tal-GND u VIN. Il-modulu tal-Enerġija tas-SIMPLE SWITCHER huwa ddisinjat unikament biex ikollu radjazzjoni baxxa u EMI kondott. Madankollu, segwi l-linji gwida tat-tqassim tal-PCB deskritti f’dan l-artikolu biex tikseb prestazzjoni ogħla.

L-ippjanar tal-passaġġ tal-kurrent taċ-ċirkwit spiss jiġi ttraskurat, iżda għandu rwol ewlieni fl-ottimizzazzjoni tad-disinn tal-provvista tal-enerġija. Barra minn hekk, wajers ta ’l-art ma’ Cin1 u CO1 għandhom jitqassru u jitwessgħu kemm jista ’jkun, u pads vojta għandhom ikunu konnessi direttament, li huwa speċjalment importanti għal konnessjonijiet ta’ l-art ta ’input capacitor (Cin1) b’kurrenti AC kbar.

Pinnijiet ibbażati fuq l-art (inklużi pads vojta), capacitors ta ‘dħul u ħruġ, capacitors li jistartjaw bil-mod, u resistors ta’ feedback fil-modulu għandhom ikunu kollha konnessi mas-saff tal-linja fuq il-PCB. Dan is-saff tal-linja jista ‘jintuża bħala passaġġ ta’ ritorn b’kurrent ta ‘induttanza estremament baxx u bħala apparat ta’ dissipazzjoni tas-sħana diskuss hawn taħt.

FIG. 3 Dijagramma skematika tal-modulu u l-PCB bħala impedenza termali

Ir-resister tar-rispons għandu jitqiegħed ukoll viċin kemm jista ‘jkun tal-pin FB (feedback) tal-modulu. Biex timminimizza l-valur potenzjali tal-estrazzjoni tal-istorbju f’dan in-nodu ta ‘impedenza għolja, huwa kritiku li żżomm il-linja bejn il-pin FB u l-vit tan-nofs tar-resister tal-feedback l-iqsar kemm jista’ jkun. Il-komponenti tal-kumpens disponibbli jew il-kapaċitaturi feedforward għandhom jitqiegħdu viċin kemm jista ‘jkun tar-resister ta’ feedback ta ‘fuq. Għal eżempju, ara d-dijagramma tat-tqassim tal-PCB fit-tabella tad-dejta tal-modulu rilevanti.

Għal eżempju ta ‘tqassim ta’ LMZ14203, ara d-dokument ta ‘gwida ta’ applikazzjoni AN-2024 ipprovdut fuq www.naTIonal.com.

Suġġerimenti tad-Disinn tad-Dissipazzjoni tas-Sħana

It-tqassim kompatt tal-moduli, filwaqt li jipprovdi benefiċċji elettriċi, għandu impatt negattiv fuq id-disinn tad-dissipazzjoni tas-sħana, fejn enerġija ekwivalenti tinħela minn Spazji iżgħar. Biex tindirizza din il-problema, kuxxinett vojt kbir wieħed huwa ddisinjat fuq wara tal-pakkett tal-modulu tal-Enerġija tas-SIMPLE SWITCHER u huwa ertjat bl-elettriku. Il-kuxxinett jgħin biex jipprovdi impedenza termali baxxa ħafna mill-MOSFEts interni, li tipikament jiġġeneraw ħafna mis-sħana, għall-PCB.

L-impedenza termika (θJC) mill-junction tas-semikondutturi għall-pakkett ta ‘barra ta’ dawn l-apparati hija 1.9 ℃ / W. Filwaqt li l-kisba ta ‘valur θJC ewlieni fl-industrija hija ideali, valur θJC baxx ma jagħmel l-ebda sens meta l-impedenza termali (θCA) tal-pakkett ta’ barra għall-arja hija kbira wisq! Jekk l-ebda mogħdija ta ‘dissipazzjoni tas-sħana b’impedenza baxxa ma tkun ipprovduta lill-arja tal-madwar, is-sħana takkumula fuq il-kuxxinett vojt u ma tistax tinħela. Allura x’jiddetermina θCA? Ir-reżistenza termali mill-kuxxinett vojt għall-arja hija kompletament ikkontrollata mid-disinn tal-PCB u s-sink tas-sħana assoċjat.

Issa għal ħarsa ta ‘malajr lejn kif tiddisinja PCB sempliċi mingħajr xewk, il-figura 3 turi l-modulu u l-PCB bħala impedenza termali. Minħabba li l-impedenza termali bejn il-junction u l-parti ta ‘fuq tal-pakkett ta’ barra hija relattivament għolja meta mqabbla mal-impedenza termali mill-junction sal-pad vojt, nistgħu ninjoraw il-passaġġ tad-dissipazzjoni tas-sħana θJA matul l-ewwel stima tar-reżistenza termali mill-junction sa l-arja tal-madwar (θJT).

L-ewwel pass fid-disinn tad-dissipazzjoni tas-sħana huwa li jiddetermina l-ammont ta ‘enerġija li għandha tinħela. Il-qawwa kkunsmata mill-modulu (PD) tista ‘tiġi kkalkulata faċilment bl-użu tal-grafika tal-effiċjenza (η) ippubblikata fit-tabella tad-dejta.

Imbagħad nużaw ir-restrizzjonijiet tat-temperatura tat-temperatura massima fid-disinn, TAmbient, u t-temperatura nominali tal-junction, TJuncTIon (125 ° C), biex niddeterminaw ir-reżistenza termali meħtieġa għall-moduli ppakkjati fuq il-PCB.

Fl-aħħarnett, użajna approssimazzjoni simplifikata tat-trasferiment tas-sħana konvettiva massima fuq il-wiċċ tal-PCB (b’xewk tar-ram ta ‘1 uqija u bosta toqob tas-sink tas-sħana kemm fuq l-art ta’ fuq kif ukoll ta ‘isfel) biex niddeterminaw iż-żona tal-pjanċa meħtieġa għad-dissipazzjoni tas-sħana.

L-approssimazzjoni meħtieġa taż-żona tal-PCB ma tqisx ir-rwol li għandhom toqob ta ‘dissipazzjoni tas-sħana li jittrasferixxu s-sħana mis-saff tal-metall ta’ fuq (il-pakkett huwa mqabbad mal-PCB) għas-saff tal-metall tal-qiegħ. Is-saff tal-qiegħ iservi bħala t-tieni saff tal-wiċċ li minnu l-konvezzjoni tista ‘tittrasferixxi s-sħana mill-pjanċa. Għandhom jintużaw mill-inqas 8 sa 10 toqob tat-tkessiħ biex l-approssimazzjoni taż-żona tal-bord tkun valida. Ir-reżistenza termali tas-sink tas-sħana hija approssimata bl-ekwazzjoni li ġejja.

Din l-approssimazzjoni tapplika għal toqba tipika ta ’12-il mil dijametru b’ħajt tal-ġenb tar-ram ta’ 0.5 oz. Kemm jista ‘jkun toqob tas-sink tas-sħana għandhom ikunu ddisinjati fiż-żona kollha taħt il-kuxxinett vojt, u dawn it-toqob tas-sink tas-sħana għandhom jiffurmaw firxa bi spazjar ta’ 1 sa 1.5mm.

konklużjoni

Il-modulu tal-enerġija SIMPLE SWITCHER jipprovdi alternattiva għal disinji kumplessi tal-provvista tal-enerġija u taqsimiet tipiċi tal-PCB assoċjati mal-konvertituri DC / DC. Filwaqt li l-isfidi tat-tqassim ġew eliminati, għad irid isir xi xogħol ta ‘inġinerija biex itejjeb il-prestazzjoni tal-modulu b’disinn tajjeb ta’ bypass u dissipazzjoni tas-sħana.