मा आधारित पीसीबी बिजुली आपूर्ति को लेआउट, यो कागज सबै भन्दा राम्रो पीसीबी लेआउट विधि, उदाहरण र सरल स्विचर पावर मोड्युल को प्रदर्शन को अनुकूलन को लागी प्रविधिको परिचय।

जब बिजुली आपूर्ति लेआउट योजना, पहिलो विचार दुई स्विचिंग वर्तमान लूप को भौतिक पाश क्षेत्र हो। 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. चित्र १ मा देखाइएको पाश १ मा, वर्तमान स्व-संचालन इनपुट बाईपास संधारित्र (Cin1) MOSFET को माध्यम बाट आन्तरिक प्रेरक र आउटपुट बाईपास संधारित्र (CO1) मा उच्च अन्त MOSFET को निरन्तर चालन समय को समयमा, र अन्त मा फर्कन्छ। इनपुट बाईपास संधारित्र।

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

चित्रा १ शक्ति मोड्युल मा पाश को योजनाबद्ध आरेख

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. आन्तरिक प्रेरक मा भण्डारण ऊर्जा आउटपुट बाईपास संधारित्र र GND मा फर्कनु अघि कम अन्त MOSFEts को माध्यम बाट बग्दछ (चित्र १ हेर्नुहोस्)। क्षेत्र जहाँ दुई loops एक अर्का (लुपहरु बीच सीमा सहित) ओभरलैप गर्दैन उच्च DI/DT वर्तमान संग क्षेत्र हो। इनपुट बाईपास संधारित्र (Cin1) कनवर्टर को उच्च आवृत्ति वर्तमान आपूर्ति र यसको स्रोत मार्ग मा उच्च आवृत्ति वर्तमान फिर्ता मा एक प्रमुख भूमिका खेल्छ।

आउटपुट बाईपास संधारित्र (Co1) धेरै एसी वर्तमान बोक्दैन, तर स्विच स्विच को लागी एक उच्च आवृत्ति फिल्टर को रूप मा कार्य गर्दछ। माथिका कारणहरु को लागी, इनपुट र आउटपुट कैपेसिटरहरु लाई सम्भव भएसम्म मोड्युल मा सम्बन्धित VIN र VOUT पिनहरु को लागी नजिक राख्नु पर्छ। चित्र २ मा देखाइएको छ, यी जडानहरु द्वारा उत्पन्न अधिष्ठापन बाईपास क्यापेसिटर र उनीहरुको सम्बन्धित VIN र VOUT पिनहरु को बीच सकेसम्म छोटो र चौडाई को बीच तारहरु बनाएर कम गर्न सकिन्छ।

चित्रा २ सरल स्विच पाश

एक पीसीबी लेआउट मा अधिष्ठापन न्यूनतम दुई प्रमुख लाभ छ। पहिलो, Cin1 र CO1 को बीच ऊर्जा हस्तान्तरण लाई बढावा दिएर घटक प्रदर्शन सुधार गर्नुहोस्। यो सुनिश्चित गर्दछ कि मोड्युल एक राम्रो hf बाईपास छ, उच्च DI/DT वर्तमान को कारण आगमन भोल्टेज चोटिहरु लाई कम गर्न। यो पनि उपकरण शोर र भोल्टेज तनाव सामान्य संचालन सुनिश्चित गर्न को लागी कम गर्दछ। दोस्रो, EMI लाई कम गर्नुहोस्।

कम परजीवी अधिष्ठापन संग जोडिएको Capacitors उच्च आवृत्तिहरु को लागी कम प्रतिबाधा विशेषताहरु प्रदर्शन, यस प्रकार आयोजित विकिरण कम। सिरेमिक कैपेसिटर (X7R वा X5R) वा अन्य कम ESR प्रकार कैपेसिटर सिफारिश गरीन्छ। अतिरिक्त इनपुट capacitors मात्र खेल मा आउन सक्छ यदि अतिरिक्त कैपेसिटर GND र VIN समाप्त हुन्छ नजिक राखिएको छ। 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.

सर्किट वर्तमान पथ योजना प्राय: उपेक्षा गरिन्छ, तर यो बिजुली आपूर्ति डिजाइन अनुकूलन मा एक प्रमुख भूमिका निभाउँछ। 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.

ग्राउन्डेड पिन (नंगे प्याड सहित), इनपुट र आउटपुट कैपेसिटर, नरम स्टार्ट क्यापेसिटर, र मोड्युल मा प्रतिक्रिया प्रतिरोधक सबै पीसीबी मा पाश तह संग जोडिएको हुनुपर्छ। यो पाश तह अत्यन्त कम अधिष्ठापन वर्तमान र एक गर्मी अपव्यय यन्त्र तल छलफल गरीएको संग एक फिर्ता मार्ग को रूप मा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

चितवन। 3 थर्मल प्रतिबाधा रूपमा मोड्युल र पीसीबी को योजनाबद्ध आरेख

प्रतिक्रिया प्रतिरोधी पनि मोड्युल को एफबी (प्रतिक्रिया) पिन को लागी सकेसम्म नजिकको रूपमा राखिएको हुनुपर्छ। 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. एक उदाहरण को लागी, सान्दर्भिक मोड्युल डाटा तालिका मा पीसीबी लेआउट आरेख हेर्नुहोस्।

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

गर्मी फैलावट डिजाइन सुझाव

मोड्युलहरु को कम्प्याक्ट लेआउट, बिजुली को लाभ प्रदान गर्दा, गर्मी को अपव्यय डिजाइन मा एक नकारात्मक प्रभाव छ, जहाँ बराबर शक्ति सानो ठाउँहरु बाट नष्ट गरीन्छ। 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. प्याड आन्तरिक MOSFEts बाट धेरै कम थर्मल प्रतिबाधा प्रदान गर्न मद्दत गर्दछ, जुन सामान्यतया पीसीबी को लागी धेरै गर्मी उत्पन्न गर्दछ।

थर्मल प्रतिबाधा (θJC) अर्धचालक जंक्शन बाट यी यन्त्रहरुको बाहिरी प्याकेज १.1.9 ℃/W हो। जबकि एक उद्योग को अग्रणी θJC मूल्य प्राप्त आदर्श हो, एक कम θJC मान को कुनै मतलब छैन जब बाहिरी प्याकेज को थर्मल प्रतिबाधा (θCA) हवा को लागी धेरै महान छ! यदि कुनै कम प्रतिबाधा गर्मी अपव्यय पथ वरपरको हावा को लागी प्रदान गरीएको छैन, गर्मी खाली पैड मा जम्मा हुनेछ र नष्ट गर्न सकिदैन। त्यसोभए के θCA निर्धारण गर्दछ? न्यानो प्याड बाट हावा को थर्मल प्रतिरोध पीसीबी डिजाइन र सम्बन्धित गर्मी सिंक द्वारा पुरा तरिकाले नियन्त्रण गरीन्छ।

अब कसरी पंख बिना एक साधारण पीसीबी डिजाइन गर्न मा एक द्रुत नजर को लागी, चित्रा 3 थर्मल प्रतिबाधा को रूप मा मोड्युल र पीसीबी को वर्णन गर्दछ। किनकि जंक्शन र बाहिरी प्याकेज को माथिल्लो को बीच थर्मल प्रतिबाधा जंक्शन बाट नंगे पैड को लागी थर्मल प्रतिबाधा को तुलना मा अपेक्षाकृत अधिक छ, हामी जंक्शन बाट थर्मल प्रतिरोध को पहिलो अनुमान को समयमा θJA गर्मी अपव्यय पथ बेवास्ता गर्न सक्नुहुन्छ। वरपरको हावा (θJT)।

गर्मी अपव्यय डिजाइन मा पहिलो चरण को शक्ति को मात्रा लाई नष्ट गर्न को लागी निर्धारण गर्न को लागी हो। शक्ति मोड्युल (पीडी) द्वारा खपत सजीलै दक्षता ग्राफ (η) डाटा तालिका मा प्रकाशित को उपयोग गरी गणना गर्न सकिन्छ।

हामी त्यसपछि डिजाइन, TAmbient, र रेटेड जंक्शन तापमान, TJuncTIon (१२५ डिग्री सेल्सियस) मा अधिकतम तापमान को तापमान बाधाहरु पीसीबी मा प्याकेज मोड्युल को लागी आवश्यक थर्मल प्रतिरोध को निर्धारण गर्न को लागी प्रयोग गर्दछौं।

अन्तमा, हामी पीसीबी सतह मा अधिकतम convective गर्मी स्थानान्तरण को एक सरलीकृत सन्निकरण को उपयोग (undamaged १ औंस तांबे पंख र माथिल्लो र तल्लो तल्लाहरु मा धेरै गर्मी सिंक प्वालहरु संग) तातो अपव्यय को लागी आवश्यक प्लेट क्षेत्र निर्धारण गर्न को लागी।

आवश्यक पीसीबी क्षेत्र सन्निकरण खाता मा गर्मी को अपव्यय छेद द्वारा खेलीएको भूमिका कि शीर्ष धातु परत (प्याकेज पीसीबी संग जोडिएको छ) तल धातु तहमा गर्मी स्थानान्तरण गर्दैन। तल्लो तह दोस्रो सतह तह को रूप मा सेवा को माध्यम बाट संवहन प्लेट बाट गर्मी स्थानान्तरण गर्न सक्नुहुन्छ। कम्तीमा 8 देखि 10 कूलिंग प्वाल बोर्ड क्षेत्र अनुमानित मान्य हुन को लागी प्रयोग गरिनु पर्छ। गर्मी सिंक को थर्मल प्रतिरोध निम्न समीकरण द्वारा अनुमानित छ।

यो सन्निकरण ०.५ औंस तामा sidewall संग १२ मिल्स व्यास को एक विशिष्ट को माध्यम बाट छेद मा लागू हुन्छ। सम्भव भएसम्म धेरै गर्मी सिink्क छेद खाली पैड तल सम्पूर्ण क्षेत्र मा डिजाइन गरिनु पर्छ, र यी गर्मी सिंक छेद १ देखि १.५ mm को दूरी संग एक सरणी गठन गर्नुपर्छ।

निष्कर्षमा

सरल स्विच पावर मोड्युल जटिल बिजुली आपूर्ति डिजाइन र डीसी/डीसी कन्वर्टर्स संग सम्बन्धित विशिष्ट पीसीबी लेआउट को एक विकल्प प्रदान गर्दछ। जबकि लेआउट चुनौतिहरु लाई समाप्त गरीएको छ, केहि ईन्जिनियरि work् काम अझै पनी राम्रो बाईपास र गर्मी लंपटता डिजाइन संग मोड्युल प्रदर्शन अनुकूलन गर्न को लागी गर्न को लागी आवश्यक छ।