จะหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า PCB ในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งได้อย่างไร?

ในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งใดๆ การออกแบบทางกายภาพของ PCB บอร์ด เป็นลิงค์สุดท้าย หากวิธีการออกแบบไม่เหมาะสม PCB อาจแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากเกินไปและทำให้แหล่งจ่ายไฟทำงานไม่เสถียร ต่อไปนี้คือประเด็นที่ต้องให้ความสนใจในการวิเคราะห์แต่ละขั้นตอน:

ipcb

1. จากแผนผังไปจนถึงขั้นตอนการออกแบบ PCB เพื่อสร้างพารามิเตอร์ส่วนประกอบ – “หลักการป้อนข้อมูล netlist-” การตั้งค่าพารามิเตอร์การออกแบบ – “การจัดวางแบบแมนนวล” การเดินสายแบบแมนนวล – “การออกแบบการตรวจสอบยืนยัน” การทบทวน – “เอาต์พุต CAM

สอง การตั้งค่าพารามิเตอร์ ระยะห่างระหว่างสายไฟที่อยู่ติดกันต้องสามารถเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้า และเพื่อความสะดวกในการใช้งานและการผลิต ระยะห่างควรกว้างที่สุด ระยะห่างขั้นต่ำต้องเหมาะสมอย่างน้อยสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ยอมรับได้ เมื่อความหนาแน่นของสายไฟต่ำ ระยะห่างของสายสัญญาณจะเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม สำหรับสายสัญญาณที่มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างระดับสูงและต่ำ ระยะห่างควรสั้นที่สุดและเพิ่มระยะห่าง โดยทั่วไป ตั้งค่าระยะห่างการติดตามเป็น 8mil ระยะห่างระหว่างขอบของรูด้านในของแพดกับขอบของบอร์ดที่พิมพ์ควรมากกว่า 1 มม. ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องของแพดระหว่างการประมวลผลได้ เมื่อร่องรอยที่เชื่อมต่อกับแผ่นอิเล็กโทรดนั้นบาง การเชื่อมต่อระหว่างแผ่นอิเล็กโทรดกับรอยควรได้รับการออกแบบให้มีรูปร่างหยด ข้อดีของสิ่งนี้คือแผ่นอิเล็กโทรดไม่ลอกง่าย แต่รอยและแผ่นอิเล็กโทรดไม่สามารถถอดออกได้ง่าย

ประการที่สาม แนวทางปฏิบัติเกี่ยวกับเค้าโครงส่วนประกอบได้พิสูจน์แล้วว่าแม้ว่าการออกแบบแผนผังวงจรจะถูกต้อง แต่แผงวงจรพิมพ์ไม่ได้ออกแบบมาอย่างเหมาะสม แต่จะส่งผลเสียต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวอย่างเช่น หากเส้นคู่ขนานบางสองเส้นของบอร์ดที่พิมพ์อยู่ใกล้กัน รูปคลื่นของสัญญาณจะล่าช้าและเกิดสัญญาณรบกวนที่สะท้อนที่ขั้วของสายส่ง ประสิทธิภาพลดลง ดังนั้นเมื่อออกแบบแผงวงจรพิมพ์ คุณควรใส่ใจกับการนำวิธีการที่ถูกต้องมาใช้

แหล่งจ่ายไฟสลับแต่ละตัวมีสี่ลูปปัจจุบัน:

(1) สวิตช์ไฟ วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

(2) วงจรเรียงกระแสเอาต์พุตวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

(3) แหล่งสัญญาณอินพุตลูปปัจจุบัน

(4) ลูปกระแสโหลดเอาต์พุต ลูปอินพุตชาร์จตัวเก็บประจุอินพุตผ่านกระแสไฟตรงโดยประมาณ ตัวเก็บประจุกรองส่วนใหญ่ทำหน้าที่เป็นที่เก็บพลังงานบรอดแบนด์ ในทำนองเดียวกัน ตัวเก็บประจุตัวกรองเอาท์พุตยังใช้เพื่อเก็บพลังงานความถี่สูงจากวงจรเรียงกระแสเอาท์พุต ในเวลาเดียวกัน พลังงาน DC ของวงจรโหลดเอาท์พุตจะถูกตัดออก ดังนั้นขั้วของตัวเก็บประจุตัวกรองอินพุตและเอาต์พุตจึงมีความสำคัญมาก วงจรกระแสอินพุตและเอาต์พุตควรเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟจากขั้วของตัวเก็บประจุตัวกรองตามลำดับเท่านั้น หากการเชื่อมต่อระหว่างวงจรอินพุต/เอาต์พุตกับวงจรสวิตช์/วงจรเรียงกระแสไฟไม่สามารถเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุได้ ขั้วต่อจะเชื่อมต่อโดยตรง และพลังงาน AC จะถูกแผ่ออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยตัวเก็บประจุตัวกรองอินพุตหรือเอาต์พุต วงจรไฟฟ้ากระแสสลับของสวิตช์ไฟและวงจรไฟฟ้ากระแสสลับของวงจรเรียงกระแสมีกระแสสี่เหลี่ยมคางหมูแอมพลิจูดสูง ส่วนประกอบฮาร์มอนิกของกระแสเหล่านี้สูงมาก ความถี่นั้นมากกว่าความถี่พื้นฐานของสวิตช์มาก แอมพลิจูดสูงสุดอาจสูงถึง 5 เท่าของแอมพลิจูดของกระแสตรงอินพุต/เอาต์พุตต่อเนื่อง เวลาในการเปลี่ยนโดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 50ns สองลูปนี้มีแนวโน้มว่าจะเกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้มากที่สุด ดังนั้นจะต้องวางลูป AC เหล่านี้ก่อนบรรทัดอื่นๆ ที่พิมพ์ในแหล่งจ่ายไฟ ส่วนประกอบหลักสามส่วนของแต่ละลูปคือตัวเก็บประจุกรอง สวิตช์ไฟหรือวงจรเรียงกระแส ตัวเหนี่ยวนำหรือหม้อแปลง วางไว้ใกล้กันและปรับตำแหน่งของส่วนประกอบเพื่อให้เส้นทางปัจจุบันระหว่างกันสั้นที่สุด วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างเลย์เอาต์ของการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งนั้นคล้ายกับการออกแบบทางไฟฟ้า กระบวนการออกแบบที่ดีที่สุดมีดังนี้:

• วางหม้อแปลงไฟฟ้า

• ออกแบบสวิตช์ไฟแบบวนรอบปัจจุบัน

• ออกแบบวงจรเรียงกระแสเอาต์พุตวงจรปัจจุบัน

• วงจรควบคุมที่ต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

• ออกแบบลูปแหล่งกระแสอินพุตและตัวกรองอินพุต ออกแบบลูปโหลดเอาต์พุตและฟิลเตอร์เอาต์พุตตามหน่วยการทำงานของวงจร