அடிப்படையில் பிசிபி மின்சாரம் வழங்கும் அமைப்பு, இந்த காகிதம் சிறந்த பிசிபி தளவமைப்பு முறை, எடுத்துக்காட்டுகள் மற்றும் நுட்பங்களை எளிய சுவிட்சர் பவர் தொகுதியின் செயல்திறனை மேம்படுத்த அறிமுகப்படுத்துகிறது.

மின்சாரம் வழங்கல் அமைப்பைத் திட்டமிடும்போது, ​​முதல் கருத்தாக இரண்டு மாறுதல் தற்போதைய சுழல்களின் இயற்பியல் வளைய பகுதி உள்ளது. 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. படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ள லூப் 1 இல், தற்போதைய சுய-நடத்தும் உள்ளீட்டு பைபாஸ் மின்தேக்கி (Cin1) MOSFET வழியாக உள்-தூண்டல் மற்றும் வெளியீடு பைபாஸ் மின்தேக்கி (CO1) வழியாக உயர்-நிலை MOSFET இன் தொடர்ச்சியான கடத்தல் நேரத்தில் செல்கிறது, இறுதியாக திரும்புகிறது உள்ளீடு பைபாஸ் மின்தேக்கி.

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

படம் 1 சக்தி தொகுதியில் சுழற்சியின் திட்ட வரைபடம்

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. உள் தூண்டியில் சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றல் GND க்கு திரும்புவதற்கு முன் வெளியீடு பைபாஸ் மின்தேக்கி மற்றும் குறைந்த இறுதியில் MOSFEts வழியாக பாய்கிறது (படம் 1 ஐ பார்க்கவும்). இரண்டு சுழல்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று ஒன்றுடன் ஒன்று ஒட்டாத பகுதி (சுழல்களுக்கு இடையேயான எல்லை உட்பட) அதிக DI/DT மின்னோட்டம் உள்ள பகுதி. உள்ளீட்டு பைபாஸ் மின்தேக்கி (Cin1) மாற்றிக்கு அதிக அதிர்வெண் மின்னோட்டத்தை வழங்குவதிலும் உயர் அதிர்வெண் மின்னோட்டத்தை அதன் மூலப் பாதைக்குத் திருப்புவதிலும் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.

வெளியீடு பைபாஸ் மின்தேக்கி (Co1) அதிக ஏசி மின்னோட்டத்தை எடுத்துச் செல்லாது, ஆனால் சத்தம் மாறுவதற்கு அதிக அதிர்வெண் வடிப்பானாக செயல்படுகிறது. மேற்கண்ட காரணங்களுக்காக, உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு மின்தேக்கிகள் அந்தந்த VIN மற்றும் VOUT ஊசிகளுக்கு முடிந்தவரை நெருக்கமாக தொகுதியில் வைக்கப்பட வேண்டும். படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பைபாஸ் மின்தேக்கிகள் மற்றும் அந்தந்த VIN மற்றும் VOUT ஊசிகளுக்கு இடையேயான வயரிங்கை முடிந்தவரை குறுகிய மற்றும் அகலமாக மாற்றுவதன் மூலம் இந்த இணைப்புகளால் உருவாக்கப்படும் தூண்டலை குறைக்க முடியும்.

படம் 2 எளிய ஸ்விட்சர் லூப்

பிசிபி அமைப்பில் உள்ள தூண்டலைக் குறைப்பது இரண்டு முக்கிய நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலில், Cin1 மற்றும் CO1 க்கு இடையில் ஆற்றல் பரிமாற்றத்தை ஊக்குவிப்பதன் மூலம் கூறு செயல்திறனை மேம்படுத்தவும். இந்த தொகுதிக்கு நல்ல hf பைபாஸ் இருப்பதை உறுதி செய்கிறது, அதிக DI/DT மின்னோட்டம் காரணமாக தூண்டல் மின்னழுத்த உச்சத்தை குறைக்கிறது. இது சாதாரண செயல்பாட்டை உறுதி செய்ய சாதன இரைச்சல் மற்றும் மின்னழுத்த அழுத்தத்தையும் குறைக்கிறது. இரண்டாவதாக, EMI ஐக் குறைக்கவும்.

குறைந்த ஒட்டுண்ணி தூண்டலுடன் இணைக்கப்பட்ட மின்தேக்கிகள் அதிக அதிர்வெண்களுக்கு குறைந்த மின்மறுப்பு பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, இதனால் நடத்தப்பட்ட கதிர்வீச்சைக் குறைக்கிறது. பீங்கான் மின்தேக்கிகள் (X7R அல்லது X5R) அல்லது பிற குறைந்த ESR வகை மின்தேக்கிகள் பரிந்துரைக்கப்படுகின்றன. கூடுதல் மின்தேக்கிகள் GND மற்றும் VIN முனைகளுக்கு அருகில் வைக்கப்பட்டால் மட்டுமே கூடுதல் உள்ளீட்டு மின்தேக்கிகள் செயல்பட முடியும். 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.

சுற்று தற்போதைய பாதை திட்டமிடல் பெரும்பாலும் புறக்கணிக்கப்படுகிறது, ஆனால் மின்சாரம் வழங்கல் வடிவமைப்பை மேம்படுத்துவதில் இது முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. 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.

தரையில் ஊசிகள் (வெற்று பட்டைகள் உட்பட), உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு மின்தேக்கிகள், மென்மையான தொடக்க மின்தேக்கிகள் மற்றும் தொகுதியில் பின்னூட்ட மின்தடையங்கள் அனைத்தும் பிசிபியில் உள்ள லூப் லேயருடன் இணைக்கப்பட வேண்டும். இந்த லூப் லேயர் மிகக் குறைந்த தூண்டல் மின்னோட்டத்துடன் திரும்பும் பாதையாகவும், கீழே விவாதிக்கப்பட்ட வெப்பச் சிதறல் சாதனமாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

சண்டை. 3 தொகுதி மற்றும் PCB இன் வெப்ப மின்மறுப்பு திட்ட வரைபடம்

தொகுதியின் FB (பின்னூட்டம்) முள் முடிந்தவரை பின்னூட்ட மின்தடையம் வைக்கப்பட வேண்டும். 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.

வெப்ப பரவல் வடிவமைப்பு பரிந்துரைகள்

தொகுதிகளின் கச்சிதமான அமைப்பானது, மின்சார நன்மைகளை வழங்கும் அதே வேளையில், சிறிய இடங்களிலிருந்து சமமான சக்தி சிதறடிக்கப்படும் வெப்பச் சிதறல் வடிவமைப்பில் எதிர்மறையான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. 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. திண்டு உள் MOSFEts இலிருந்து மிகவும் குறைந்த வெப்ப மின்மறுப்பை வழங்க உதவுகிறது, இது பொதுவாக பெரும்பாலான வெப்பத்தை PCB க்கு உருவாக்குகிறது.

குறைக்கடத்தி சந்திப்பிலிருந்து இந்த சாதனங்களின் வெளிப்புற தொகுப்புக்கான வெப்ப மின்மறுப்பு (θJC) 1.9 ℃/W ஆகும். தொழில்துறையில் முன்னணி θJC மதிப்பை அடைவது சிறந்தது என்றாலும், வெளிப்புற packageJC மதிப்பானது வெளிப்புறப் பொதியின் காற்றின் வெப்ப மின்தடை (θCA) மிக அதிகமாக இருக்கும்போது அர்த்தமற்றது! சுற்றியுள்ள காற்றுக்கு குறைந்த மின்மறுப்பு வெப்பச் சிதறல் பாதை வழங்கப்படாவிட்டால், வெற்று திண்டில் வெப்பம் குவிந்துவிடும், அதை அகற்ற முடியாது. எனவே ACA ஐ எது தீர்மானிக்கிறது? வெற்று பேடில் இருந்து காற்றுக்கு வெப்ப எதிர்ப்பு PCB வடிவமைப்பு மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய வெப்ப மடு மூலம் முழுமையாக கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.

துடுப்புகள் இல்லாமல் ஒரு எளிய பிசிபியை எப்படி வடிவமைப்பது என்பது பற்றிய ஒரு விரைவான பார்வைக்கு, படம் 3 தொகுதி மற்றும் பிசிபியை வெப்ப மின்தடையமாக விளக்குகிறது. சந்தி மற்றும் வெற்று பேட் வரை வெப்ப மின்மறுப்புடன் ஒப்பிடும்போது சந்தி மற்றும் வெளிப்புறப் பொதியின் மேல் உள்ள வெப்ப மின்மறுப்பு ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக இருப்பதால், சந்திப்பிலிருந்து வெப்ப எதிர்ப்பின் முதல் மதிப்பீட்டின் போது θJA வெப்பச் சிதறல் பாதையை நாம் புறக்கணிக்கலாம். சுற்றியுள்ள காற்று (θJT).

வெப்பச் சிதறல் வடிவமைப்பின் முதல் படி, வெளியேற்றப்பட வேண்டிய சக்தியின் அளவைத் தீர்மானிப்பதாகும். தொகுதி (PD) மூலம் நுகரப்படும் சக்தியை தரவு அட்டவணையில் வெளியிடப்பட்ட செயல்திறன் வரைபடத்தை (η) பயன்படுத்தி எளிதாக கணக்கிட முடியும்.

பிசிபியில் தொகுக்கப்பட்ட தொகுதிகளுக்குத் தேவையான வெப்ப எதிர்ப்பை நிர்ணயிப்பதற்காக டிசைன்ட், டாம்பியண்ட் மற்றும் மதிப்பிடப்பட்ட சந்திப்பு வெப்பநிலை, டிஜன்க்டியன் (125 ° சி) ஆகியவற்றில் அதிகபட்ச வெப்பநிலையின் வெப்பநிலை கட்டுப்பாடுகளைப் பயன்படுத்துகிறோம்.

இறுதியாக, பிசிபி மேற்பரப்பில் அதிகபட்ச வெப்பச்சலன வெப்ப பரிமாற்றத்தின் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட தோராயத்தைப் பயன்படுத்தினோம் (சேதமடையாத 1-அவுன்ஸ் செப்பு துடுப்புகள் மற்றும் மேல் மற்றும் கீழ் மாடிகள் இரண்டிலும் பல வெப்ப மூழ்கும் துளைகள்) வெப்பச் சிதறலுக்குத் தேவையான தட்டுப் பகுதியைத் தீர்மானிக்க.

தேவையான பிசிபி பகுதி தோராயமானது மேல் உலோக அடுக்கிலிருந்து (தொகுப்பு பிசிபியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது) கீழ் உலோக அடுக்குக்கு வெப்பத்தை மாற்றும் வெப்பச் சிதறல் துளைகளின் பங்கை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளாது. கீழ் அடுக்கு இரண்டாவது மேற்பரப்பு அடுக்காக செயல்படுகிறது, இதன் மூலம் வெப்பச்சலனம் தட்டில் இருந்து வெப்பத்தை மாற்ற முடியும். பலகை பகுதி தோராயமாக செல்லுபடியாகும் வகையில் குறைந்தது 8 முதல் 10 குளிரூட்டும் துளைகள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். வெப்ப மடுவின் வெப்ப எதிர்ப்பு பின்வரும் சமன்பாட்டால் தோராயமாக மதிப்பிடப்படுகிறது.

இந்த தோராயமானது 12 அவுன்ஸ் செப்பு பக்கச்சுவர் கொண்ட 0.5 மில் விட்டம் கொண்ட ஒரு வழக்கமான துளைக்கு பொருந்தும். முடிந்தவரை பல ஹீட் சிங்க் துளைகள் வெற்று திண்டுக்கு கீழே முழுப் பகுதியிலும் வடிவமைக்கப்பட வேண்டும், மேலும் இந்த ஹீட் சிங்க் துளைகள் 1 முதல் 1.5 மிமீ இடைவெளியுடன் ஒரு வரிசையை உருவாக்க வேண்டும்.

தீர்மானம்

சிம்பிள் ஸ்விட்சர் பவர் தொகுதி டிசி/டிசி கன்வெர்டர்களுடன் தொடர்புடைய சிக்கலான பவர் சப்ளை டிசைன்கள் மற்றும் வழக்கமான பிசிபி அமைப்புகளுக்கு மாற்றாக வழங்குகிறது. தளவமைப்பு சவால்கள் அகற்றப்பட்டாலும், நல்ல பைபாஸ் மற்றும் வெப்பச் சிதறல் வடிவமைப்புடன் தொகுதி செயல்திறனை மேம்படுத்த சில பொறியியல் வேலைகள் இன்னும் செய்யப்பட வேண்டும்.