මත පදනම් වේ PCB බල සැපයුමේ සැලැස්ම, මෙම පත්‍රය මඟින් සරල පීසීබී පිරිසැලසුම් ක්‍රමය, සරල ස්විචර් බල මොඩියුලයේ ක්‍රියාකාරිත්වය උපරිම කිරීම සඳහා උදාහරණ සහ තාක්‍ෂණ හඳුන්වා දෙයි.

බල සැපයුම් පිරිසැලසුම සැලසුම් කිරීමේදී, ප්‍රථමයෙන් සලකා බැලිය යුත්තේ ධාරා ලූප් දෙක මාරු කිරීමේ භෞතික ලූප ප්‍රදේශයයි. 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. රූප සටහන 1 හි දැක්වෙන ලූප් 1 හි වර්තමාන ස්වයං-සන්නායක වන ආදාන බයිපාස් ධාරිත්‍රකය (Cin1) ඉහළ අන්තයේ මොස්ෆෙට් හි අඛණ්ඩ සන්නායක කාලය තුළ අභ්‍යන්තර ප්‍රේරක සහ ප්‍රතිදාන බයිපාස් ධාරිත්‍රකය (කෝ 1) වෙත මොස්ෆෙට් හරහා ගමන් කර අවසානයේ ආපසු යයි. ආදාන බයිපාස් ධාරිත්රකය.

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

Figure 1 Schematic diagram of loop in power module

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. අභ්‍යන්තර ප්‍රේරකයේ ගබඩා වී ඇති ශක්තිය ජීඑන්ඩී වෙත යාමට පෙර ප්‍රතිදාන බයිපාස් ධාරිත්‍රකය සහ පහත් මාස්ෆෙස් හරහා ගලා යයි (රූපය 1 බලන්න). The region where two loops do not overlap each other (including the boundary between loops) is the region with high DI/DT current. අධි සංඛ්‍යාත ධාරාව පරිවර්තකයට සැපයීමේදී සහ අධි සංඛ්‍යාත ධාරාව එහි ප්‍රභව මාර්ගයට ආපසු ලබා දීමේදී ආදාන බයිපාස් ධාරිත්‍රකය (සින් 1) ප්‍රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.

නිමැවුම් බයිපාස් ධාරිත්‍රකය (කෝ 1) වැඩි ධාරාවක් ධාරාවක් නොගෙන ශබ්දය මාරු කිරීම සඳහා අධි-සංඛ්‍යාත පෙරහනක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. ඉහත හේතු නිසා මොඩියුලයේ ඇති VIN සහ VOUT අල්ෙපෙනති වලට හැකි තරම් සමීපව ආදාන සහ ප්‍රතිදාන ධාරිත්‍රක තැබිය යුතුය. රූප සටහන 2 හි දැක්වෙන පරිදි, බයිපාස් ධාරිත්‍රක සහ ඒවායේ VIN සහ VOUT අල්මාරි අතර ඇති වයර් හැකි තරම් කෙටි හා පළල් කිරීමෙන් මෙම සම්බන්ධතාවයන් මඟින් ජනනය වන ප්‍රේරණය අවම කළ හැකිය.

රූපය 2 සරල ස්විචර් ලූප්

පීසීබී පිරිසැලසුමක ඇති ප්‍රේරණය අවම කිරීමෙන් ප්‍රධාන වාසි දෙකක් ඇත. පළමුව, Cin1 සහ CO1 අතර බලශක්ති හුවමාරුව ප්‍රවර්‍ධනය කිරීමෙන් සංරචක ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරන්න. ඉහළ ඩීඅයි/ඩීටී ධාරාව හේතුවෙන් ප්‍රේරක වෝල්ටීයතා උපරිමයන් අවම කරමින් මොඩියුලයේ හොඳ එච්එෆ් බයිපාස් එකක් ඇති බව මෙයින් සහතික කෙරේ. සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වය සහතික කිරීම සඳහා එය උපාංගයේ ශබ්දය සහ වෝල්ටීයතා ආතතිය අවම කරයි. දෙවනුව, EMI අවම කරන්න.

පරපෝෂිත ප්‍රේරණය අඩු සම්බන්ධක ධාරිත්‍රක ඉහළ සංඛ්‍යාත වලට අඩු සම්බාධනය ලක්ෂණ පෙන්නුම් කරන අතර එමඟින් සන්නායක විකිරණ අඩු කරයි. Ceramic capacitors (X7R or X5R) or other low ESR type capacitors are recommended. අතිරේක ආදාන ධාරිත්‍රක ක්‍රියාත්මක විය හැක්කේ අතිරේක ධාරිත්‍රක ජීඑන්ඩී සහ වීඅයිඑන් අසල තැබුවහොත් පමණි. 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.

පරිපථ ධාරාව සැලසුම් කිරීම බොහෝ විට නොසලකා හරින නමුත් බල සැපයුම් සැලසුම් ප්‍රශස්තිකරණය කිරීමේදී එය ප්‍රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. 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.

මොඩියුලයේ අඹරන ලද අල්මාරි (හිස් පෑඩ් ඇතුළුව), ආදාන සහ ප්‍රතිදාන ධාරිත්‍රක, මෘදු ආරම්භක ධාරිත්‍රක සහ ප්‍රතිපෝෂණ ප්‍රතිරෝධක සියල්ලම පීසීබී හි ලූප් ස්ථරයට සම්බන්ධ කළ යුතුය. මෙම ලූප් ස්තරය ඉතාමත් අඩු ප්‍රේරණ ධාරාවක් සහිත ආපසු එන මාර්ගයක් ලෙසත් පහත සාකච්ඡා කර ඇති තාප විසර්ජන උපකරණයක් ලෙසත් භාවිතා කළ හැකිය.

රූපය. 3 තාප සම්බාධනය ලෙස මොඩියුලයේ හා PCB හි ක්‍රමානුරූප සටහන

ප්‍රතිපෝෂණ ප්‍රතිරෝධකය ද මොඩියුලයේ එෆ්බී (ප්‍රතිපෝෂණ) පින් එකට හැකි තරම් සමීපව තැබිය යුතුය. 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.

තාපය විසුරුවා හැරීමේ සැලසුම් යෝජනා

මොඩියුලයේ සංයුක්ත සැකැස්ම, විදුලි ප්‍රතිලාභ ලබා දෙන අතරම, තාපය විසුරුවා හැරීමේ සැලසුමට negativeණාත්මක ලෙස බලපාන අතර එමඟින් කුඩා අවකාශයන්ගෙන් සමාන බලයක් විසුරුවා හැරේ. 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. සාමාන්‍යයෙන් වැඩි තාපයක් ජනනය කරන අභ්‍යන්තර මොස්ෆෙට්ස් වෙතින් පීසීබී වෙත ඉතා අඩු තාප ප්‍රතිරෝධයක් සැපයීමට පෑඩ් උපකාරී වේ.

මෙම උපකරණ වල අර්ධ සන්නායක හන්දියේ සිට පිටත පැකේජය දක්වා තාප සම්බාධනය (θJC) 1.9 ℃/W වේ. කර්මාන්තයේ ප්‍රමුඛ θJC අගයක් ලබා ගැනීම ඉතා සුදුසු වුවත්, බාහිර පැකේජයේ වාතයට ඇති තාප සම්බාධනය (ACA) ඉතා විශාල වන විට අඩු θJC අගයක් තේරුමක් නැත! අවට වාතයට අඩු සම්බාධනයකින් යුත් තාප විසර්ජන මාර්ගයක් ලබා නොදෙන්නේ නම්, තාපය හිස් පෑඩ් මත රැස් වන අතර එය විසුරුවා හැරිය නොහැක. ΘCA තීරණය කරන්නේ කුමක් ද? The thermal resistance from bare pad to air is completely controlled by the PCB design and associated heat sink.

වරල් නොමැතිව සරල පීසීබී එකක් සැලසුම් කරන්නේ කෙසේදැයි දැන් ඉක්මන් බැලීම සඳහා, රූප සටහන 3 මඟින් මොඩියුලය සහ පීසීබී තාප සම්බාධනය ලෙස දැක්වේ. හන්දියේ සිට හිස් පෑඩ් දක්වා තාප සම්බාධනය හා සසඳන විට බාහිර පැකේජයේ ඉහළ සහ හන්දිය අතර තාප සම්බාධනය සාපේක්ෂව ඉහළ බැවින්, හන්දියේ සිට තාප ප්‍රතිරෝධයේ පළමු තක්සේරුවේදී අපට θJA තාපය විසුරුවා හැරීමේ මාර්ගය නොසලකා හැරිය හැක. අවට වාතය (θJT).

තාපය විසුරුවා හැරීමේ සැලසුමේ පළමු පියවර නම් විසුරුවා හැරිය යුතු බල ප්‍රමාණය තීරණය කිරීමයි. මොඩියුලයේ (පීඩීඩී) පරිභෝජනය කරන බලය දත්ත වගුවේ දක්වා ඇති කාර්‍යක්‍ෂමතා ප්‍රස්ථාරය (η) භාවිතයෙන් පහසුවෙන් ගණනය කළ හැකිය.

PCB හි ඇසුරුම් කරන ලද මොඩියුල සඳහා අවශ්‍ය තාප ප්‍රතිරෝධය තීරණය කිරීම සඳහා අපි සැලැස්මේ ඇති උපරිම උෂ්ණත්වයේ උෂ්ණත්ව සීමා, TAmbient සහ ශ්‍රේණිගත කළ සන්ධි උෂ්ණත්වය TJuncTIon (125 ° C) භාවිතා කරමු.

අවසාන වශයෙන්, තාපය විසුරුවා හැරීම සඳහා අවශ්‍ය තහඩු ප්‍රදේශය තීරණය කිරීම සඳහා අපි PCB මතුපිට උපරිම සංවහන තාප හුවමාරුවේ සරල දළ උපකරණය භාවිතා කළෙමු (අවුන්ස 1 අවුන්ස තඹ වරල් සහ ඉහළ සහ පහළ තට්ටු දෙකේම බොහෝ තාප සින්ක් සිදුරු සහිතව).

අවශ්‍ය PCB ප්‍රදේශ දළ විශ්ලේෂණය මඟින් ඉහළ ලෝහ ස්ථරයෙන් තාපය (පැකේජය PCB වෙත සම්බන්ධ කර ඇත) පහළ ලෝහ ස්ථරයට මාරු කරන තාප විසුරුම් සිදුරු මඟින් ඉටු කෙරෙන කාර්යභාරය සැලකිල්ලට නොගනී. පහළ තට්ටුව දෙවන මතුපිට ස්ථරයක් ලෙස සේවය කරන අතර එමඟින් සංවහනය මඟින් තහඩුවෙන් තාපය මාරු කළ හැකිය. පුවරුවේ දළ සමීකරණය වලංගු වීම සඳහා අවම වශයෙන් සිසිලන සිදුරු 8 සිට 10 දක්වා භාවිතා කළ යුතුය. තාප සින්ක් වල තාප ප්‍රතිරෝධය පහත සමීකරණයෙන් දළ වශයෙන් ගණනය කෙරේ.

මෙම දළ විශ්ලේෂණය සාමාන්‍යයෙන් මිලි මීටර් 12 ක විෂ්කම්භයකින් යුත් 0.5-oz තඹ පැති බැම්ම සහිත සිදුර සඳහා අදාළ වේ. හිස් ආවරණයට පහළින් ඇති මුළු ප්‍රදේශයම හැකිතාක් දුරට තාප සින්ක් සිදුරු සැලසුම් කළ යුතු අතර මෙම තාප සින්ක් සිදුරු මිලිමීටර් 1 සිට 1.5 දක්වා පරතරයක් සහිත අරාවක් සෑදිය යුතුය.

නිගමනය විය

සරල ස්විචර් බල මොඩියුලය සංකීර්ණ බල සැපයුම් සැලසුම් සහ ඩීසී/ඩීසී පරිවර්තක සමඟ සම්බන්ධිත සාමාන්‍ය පීසීබී පිරිසැලසුම් සඳහා විකල්පයක් සපයයි. පිරිසැලසුම් අභියෝග ඉවත් කර ඇති අතර, හොඳ බයිපාස් සහ තාපය විසුරුවා හැරීමේ සැලසුම සමඟ මොඩියුල ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රශස්තිකරණය කිරීම සඳහා සමහර ඉංජිනේරු කටයුතු තවමත් කළ යුතුව ඇත.