Analys av PCB -design och EMC för strömförsörjning

På tal om det svåra problemet med strömförsörjning, PCB cloth plate problems is not very difficult, but if want to cloth up a refined PCB must be one of the difficulties in switching power supply (PCB design is not good, may cause no matter how to debug parameter debugging cloth out of the situation, so not scaremongering) when reason was the PCB board consideration or a lot of, such as: Elektrisk prestanda, processväg, säkerhetskrav, EMC -påverkan etc.; Bland de faktorer som ska beaktas är elektrisk det mest grundläggande, men EMC är det svåraste att förstå, och flaskhalsen för många projekt ligger i EMC. Följande från 22 riktningar för att dela kretskortet och EMC.

1, mogen krets kan vara maklig PCB -design EMI -krets

Effekten av ovanstående krets på EMC kan tänkas, ingångsfiltren är här; Lightning-proof pressure sensitivity; Motstånd R102 för att förhindra chockström (med relä för att minska förlust); Key error mode X capacitance and Y capacitance with inductor filtering; There are fuses affecting the safety board; Var och en av dessa enheter är av avgörande betydelse, och varje enhets funktion och verkan bör uppskattas noggrant. The EMC severity level should be considered when designing the circuit, such as the number of filters to be set, the number and location of the y-capacitor quantity. The choice of pressure-sensitive size and quantity is closely related to our requirements for EMC. Welcome to discuss the seemingly simple EMI circuit that actually contains profound truths for each component.

2. Krets och EMC: (den mest välkända flyback -huvudtopologin, se vilka nyckeldelar i kretsen som innehåller EMC -mekanism)

The circled parts in the circuit in the figure above are very important for EMC (note that the green part is not), such as radiation. It is known that electromagnetic field radiation is spatial, but the basic principle is the change of magnetic flux, which involves the effective cross-sectional area of magnetic field, namely the corresponding loop in the circuit. The electric current can produce a magnetic field, which is stable and cannot be converted into an electric field. Men en föränderlig elektrisk ström producerar ett föränderligt magnetfält, och ett föränderligt magnetfält kan producera ett elektriskt fält (i själva verket är detta den berömda Maxwell -ekvationen och jag använder vanligt språk), och ett föränderligt elektriskt fält kan också producera ett magnetfält fält. Så se till att du uppmärksammar de platser där det finns på/av -tillstånd, det är en av källorna till EMC, och detta är en av källorna till EMC. For example, the dotted line loop in the circuit is the opening and closing loop of the switch tube. Not only the switching speed can be adjusted during the design of the circuit, but also the area of the wiring loop of the layout board has an important influence on EMC! De andra två slingorna är absorptionsslingor och rättande öglor, först först i förväg och sedan prata!

3. Samband mellan PCB -design och EMC

1.PCB loop has a very important influence on EMC, such as flyback main power loop. If it is too large, the radiation will be poor.

2. Filter wiring effect, filter is used to filter out interference, but if PCB wiring is not good, filter may lose the effect it should have.

3. Strukturdelen, kylarens designjordning är inte bra kommer att påverka jordningen av den skärmade versionen;

4. Om den känsliga delen är för nära störningskällan, till exempel EMI -krets och omkopplingsrör, leder det oundvikligen till dålig EMC, och ett tydligt isoleringsområde krävs.

5. Anslutning av RC -absorptionsslinga.

6.Y capacitor grounding and wiring, and the position of Y capacitor is also critical!

I’m going to talk about this, and I’m going to talk about it more, but I’m going to give you a lead.

Här är ett snabbt exempel:

Som visas i den prickade rutan i figuren ovan har X -kondensatorstiftets ledningar dragits in. Du kan lära dig hur du gör kondensatorns stiftkablar externa (med hjälp av klämströmsledningen). På detta sätt kan filtreringseffekten av X -kondensatorn nå det bästa tillståndet.

4. Förberedelse för PCB -design: (om du är helt förberedd kan designen vara stabil steg för steg för att undvika att design välter och börjar om igen)

There are roughly the following aspects, are their own design process to consider, all the content has nothing to do with other tutorials, are just their own experience summary.

1. Appearance structure size, including positioning hole, air channel flow direction, input and output socket, need to match with the customer system, also need to communicate with the customer assembly problems, height limit and so on.

2. Safety certification, products do what kind of certification, where do the basic insulation creepage distance to leave enough, where do strengthen the insulation to leave enough distance or slot.

3. Packaging design: there is no special period, such as preparation for customized packaging.

4. Val av processväg: dubbelpanelval med en panel eller flerskiktsbräda, enligt schematiskt diagram och kortstorlek, kostnad och annan omfattande utvärdering.

5. Other special requirements of customers.

The structure and process will be relatively more flexible, safety regulations or relatively fixed part, what certification to do, what safety standards, of course, there are some safety regulations are common in many standards, but there are also some special products such as medical treatment will be more stringent.

For the new entry engineer friends are not dazzled;

Next list some general products general, the following is summarized for IEC60065 specific cloth requirements, for safety needs to keep in mind, encounter specific products will be targeted processing:

1. Avståndet för ingångssäkringsdynan är större än 3.0 mm enligt kraven i säkerhetsföreskrifter, och den faktiska plattan är 3.5 mm (helt enkelt är krypavståndet för säkringen 3.5 mm före och 3.0 mm efter).

2. Before and after the rectifier bridge, the safety requirements are 2.0MM, and the plate layout is 2.5MM.

3. After rectification, safety regulations generally do not require, but the distance between high and low voltage is left according to the actual voltage, and 400V high voltage is left above 2.0mm.

4. Säkerhetsföreskrifterna för det första steget kräver 6.4 mm (elektrisk spalt) och krypavståndet ska vara 7.6 mm. (Observera att detta är relaterat till den faktiska ingångsspänningen, måste hänvisa till tabellen för specifik beräkning, uppgifterna tillhandahålls endast som referens, med förbehåll för den faktiska situationen)

5. Cold ground and hot ground are clearly marked for the first stage; L, N -märke, INPUT AC INPUT -märke, varningsmärke för säkring och så vidare bör tydligt märkas;

It is reiterated that the actual safety distance is related to the actual input voltage and the working environment, so it is necessary to refer to the table for specific calculation. The data provided is for reference only and shall prevail in the actual situation.

5. Consider other factors for PCB design safety

1. Förstå vilken certifiering deras produkter gör och vilka produktkategorier de tillhör. Till exempel är medicinsk behandling, kommunikation, el, TV och så vidare olika, men det finns också många likheter.

2. I säkerhetsföreskrifter, förstå isoleringsegenskaperna för den nära platsen med kretskort, vilken plats är grundisolering, vilken plats är förstärkt isolering, olika standardisoleringsavstånd är inte detsamma. Det är bäst att kontrollera standarder, och kan beräkna elektrisk avstånd, krypavstånd.

3. Focus on the safety devices of the product, such as the relationship between the magnetism of the transformer and the original side;

4. Radiator and surrounding distance problem, radiator insulation is not the same as the ground is not the same, the ground is cold, hot insulation is the same cloth.

5. Special attention should be paid to the distance of insurance, requiring the strictest place. The distance between front and rear of the fuse is consistent.

6. Förhållande mellan Y -kapacitans och läckström och kontaktström.

Och så vidare kommer det att förklara i detalj hur man lämnar avståndet, hur man gör säkerhetskrav.

6, PCB -design av strömförsörjningslayout

1. Mät först storleken på kretskortet och antalet komponenter, för att uppnå en bra densitet, eller en tät, gles kommer att vara ful.

2. Modularisera kretsen, ta kärnanheterna som centrum och placera nyckelnheterna först.

3. Enheten är vertikal eller horisontell anti-positionering, en är vacker, den andra är bekväm plug-in-drift, speciella omständigheter kan överväga lutning.

4. Take cabling into consideration and arrange the layout in the most reasonable position for subsequent cabling.

5. Minska loopområdet så mycket som möjligt under layouten. De fyra slingorna kommer att förklaras i detalj senare.

Do the above points, of course, flexible use, more reasonable layout will be born soon.

Följande är den första jungfruliga kretskortet jag ritade, för många år sedan var det väldigt svårt att avsluta, det kan finnas ett litet problem i mitten, men den allmänna layouten är värd att lära sig:

In this figure, the power density is still relatively high. The control part of LLC, the auxiliary source part and the BUCK circuit driver (high-power multi-channel output) part are on the small board, which is not taken out. Let’s take a look at the layout characteristics of the main power:

1. In- och utgångsterminaler är fasta och kan inte flyttas. Skivan är rektangulär.

Här är layouten från botten till toppen, från vänster till höger, och värmeavledningen är beroende av skalet.

2.EMI -kretsen är fortfarande tydlig flödesriktning, vilket är mycket viktigt, annars är det inte vackert och dåligt för EMC.

3. The position of large capacitor should consider PFC loop and LLC main power loop as far as possible;

4. The current of the side side is relatively large. In order to run the current and dissipate the heat of the rectifier tube, this layout is adopted. Det översta lagret med hög effekt blir i allmänhet negativt, och det nedre lagret blir positivt.

Each board has its own characteristics, of course, also has its own difficulties, how to reasonably solve the key, we can understand the layout of reasonable selection of meaning?

7. Uppskattning av PCB -exempel

I think it is a good place to do it. Of course, there will always be defects, which can also be pointed out. It is not easy for a single panel to be so compact, so you can use this board to learn and discuss! Behind will also be for this board to explain learning, we first enjoy.

8. Understanding of the four loops of PCB design :(the basic requirement of PCB layout is the small area of the four loops)

In addition, the absorption loop (RCD absorption, RC absorption of MOS tube and RC absorption of rectifier tube) is also very important, which is also the loop that generates high frequency radiation. If you have any questions about the above figure, you are welcome to discuss them. We are not afraid of any questions.

9. PCB -design hot spot (flytande potentialpunkt) och jordledning:

Saker som behöver uppmärksamhet:

1. Pay special attention to hot spots (high-frequency switching points), which are high-frequency radiation points. Cable layout has a great impact on EMC.

2. Slingan som bildas av hot spots är liten och ledningarna är korta, och ledningarna är inte så tjocka som möjligt, men så länge som strömmen är tillräcklig.

3. Jordkabeln måste jordas vid en enda punkt. Huvudkraftjord och signaljord separat, provtagningsjord går separat.

4. Radiatorns mark måste anslutas till huvudströmmen.