Anahtarlamalı güç kaynağı tasarımında, cihazın fiziksel tasarımı PCB board son bağlantıdır. Tasarım yöntemi uygun değilse, PCB çok fazla elektromanyetik parazit yayabilir ve güç kaynağının kararsız çalışmasına neden olabilir. Her adım analizinde dikkat edilmesi gereken hususlar şunlardır:

Şematikten PCB’ye tasarım akışı

Bileşen parametrelerinin oluşturulması-“giriş prensibi ağ listesi-“tasarım parametre ayarları-” manuel yerleşim-“manuel kablolama-“doğrulama tasarımı-” gözden geçirme-“CAM çıkışı.

Bileşen düzeni

Uygulama, devre şeması tasarımı doğru olsa ve baskılı devre kartı uygun şekilde tasarlanmasa bile, elektronik ekipmanın güvenilirliğini olumsuz yönde etkileyeceğini kanıtlamıştır. Örneğin, basılı kartın iki ince paralel çizgisi birbirine yakınsa, sinyal dalga biçiminin gecikmesine ve iletim hattının sonundaki yansıma gürültüsüne neden olur; güç kaynağının ve toprak hattının yanlış değerlendirilmesinden kaynaklanan parazit, ürünün hasar görmesine neden olacaktır. Performans düşer, bu nedenle baskılı devre kartı tasarlanırken doğru yöntemin benimsenmesine dikkat edilmelidir. Her anahtarlamalı güç kaynağının dört akım döngüsü vardır:

(1) Güç anahtarı AC devresi

(2) çıkış doğrultucu AC devresi

(3) Giriş sinyali kaynağı akım döngüsü

(4) çıkış yükü akım döngüsü giriş döngüsü

Giriş kondansatörü yaklaşık bir DC akımı ile şarj edilir. Filtre kapasitörü esas olarak geniş bantlı bir enerji depolama işlevi görür; benzer şekilde, çıkış filtresi kapasitörü de çıkış doğrultucudan gelen yüksek frekanslı enerjiyi depolamak ve çıkış yük döngüsünün DC enerjisini ortadan kaldırmak için kullanılır. Bu nedenle giriş ve çıkış filtre kapasitörlerinin terminalleri çok önemlidir. Giriş ve çıkış akımı devreleri yalnızca sırasıyla filtre kondansatörünün terminallerinden güç kaynağına bağlanmalıdır; giriş/çıkış devresi ile güç anahtarı/doğrultucu devresi arasındaki bağlantı kondansatöre bağlanamazsa Terminal doğrudan bağlanır ve AC enerjisi giriş veya çıkış filtre kapasitörü tarafından ortama yayılır.

Güç anahtarının AC devresi ve doğrultucunun AC devresi yüksek genlikli trapez akımlar içerir. Bu akımların harmonik bileşenleri çok yüksektir. Frekans, anahtarın temel frekansından çok daha büyüktür. Tepe genliği, sürekli giriş/çıkış DC akımının genliğinin 5 katı kadar yüksek olabilir. Geçiş süresi genellikle yaklaşık 50 ns’dir.

Bu iki döngü, elektromanyetik girişime en yatkın olanlardır, bu nedenle bu AC döngüleri, güç kaynağındaki diğer basılı satırlardan önce yerleştirilmelidir. Her döngünün üç ana bileşeni, filtre kapasitörleri, güç anahtarları veya doğrultucular, indüktörler veya transformatörlerdir. Bunları yan yana yerleştirin ve aralarındaki mevcut yolu mümkün olduğunca kısa hale getirmek için bileşenlerin konumunu ayarlayın. Anahtarlamalı bir güç kaynağı düzeni oluşturmanın en iyi yolu, elektrik tasarımına benzer. En iyi tasarım süreci aşağıdaki gibidir:

transformatörü yerleştirin

tasarım güç anahtarı akım döngüsü

Tasarım çıkış doğrultucu akım döngüsü

AC güç devresine bağlı kontrol devresi

Giriş akımı kaynak döngüsünü ve giriş filtresini tasarlayın. Devrenin fonksiyonel birimine göre çıkış yük döngüsü ve çıkış filtresini tasarlayın. Devrenin tüm bileşenlerini düzenlerken aşağıdaki ilkelere uyulmalıdır:

(1) İlk olarak, PC B’nin boyutunu düşünün. PC B boyutu çok büyük olduğunda, yazdırılan satırlar uzun olacak, empedans artacak, anti-gürültü yeteneği azalacak ve maliyet artacaktır; PC B boyutu çok küçükse, ısı dağılımı iyi olmayacak ve bitişik çizgiler kolayca bozulacaktır. Devre kartının en iyi şekli dikdörtgendir, en boy oranı 3: 2 veya 4: 3’tür ve devre kartının kenarında bulunan bileşenler genellikle devre kartının kenarından 2 mm’den az değildir.

(2) Cihazı yerleştirirken, çok yoğun olmayan sonraki lehimlemeyi göz önünde bulundurun.

(3) Her bir işlevsel devrenin çekirdek bileşenini merkez olarak alın ve etrafına yerleştirin. Bileşenler, PC B üzerinde düzgün, düzgün ve kompakt bir şekilde düzenlenmeli, bileşenler arasındaki kabloları ve bağlantıları en aza indirmeli ve kısaltmalıdır ve dekuplaj kapasitörü, cihazın VCC’sine mümkün olduğunca yakın olmalıdır.

(4) Yüksek frekanslarda çalışan devreler için, bileşenler arasındaki dağıtılmış parametreler dikkate alınmalıdır. Genel olarak devre mümkün olduğunca paralel olarak düzenlenmelidir. Bu şekilde, sadece güzel değil, aynı zamanda montajı ve kaynaklanması kolay ve seri üretimi kolaydır.

(5) Her bir işlevsel devre biriminin konumunu devre akışına göre düzenleyin, böylece yerleşim, sinyal sirkülasyonu için uygun olur ve sinyal mümkün olduğunca aynı yönde tutulur.

(6) Yerleşimin ilk ilkesi, kablolama oranını sağlamak, cihazı hareket ettirirken uçan kabloların bağlantısına dikkat etmek ve bağlı cihazları bir araya getirmektir.

(7) Anahtarlamalı güç kaynağının radyasyon girişimini bastırmak için döngü alanını mümkün olduğunca azaltın.

parametre ayarları

Bitişik teller arasındaki mesafe, elektriksel güvenlik gereksinimlerini karşılayabilmeli ve çalışmayı ve üretimi kolaylaştırmak için mesafe mümkün olduğunca geniş olmalıdır. Minimum aralık, en azından tolere edilebilir voltaj için uygun olmalıdır. Kablolama yoğunluğu düşük olduğunda, sinyal hatlarının aralığı uygun şekilde artırılabilir. Yüksek ve alçak seviyeler arasında büyük bir boşluk bulunan sinyal hatları için, aralık mümkün olduğunca kısa olmalı ve aralık arttırılmalıdır. İz aralığını 8mil olarak ayarlayın.

Pedin iç deliğinin kenarından baskılı kartonun kenarına kadar olan mesafe, işleme sırasında pedin kusurlarını önlemek için 1 mm’den büyük olmalıdır. Pedlere bağlanan izler ince olduğunda, pedler ile izler arasındaki bağlantı damla şeklinde tasarlanmalıdır. Bunun avantajı, pedlerin kolay soyulmaması, ancak izlerin ve pedlerin kolayca ayrılmamasıdır.

Kablolama

Anahtarlamalı güç kaynağı, yüksek frekanslı sinyaller içerir. PC B’de yazdırılan herhangi bir satır, bir anten işlevi görebilir. Yazdırılan hattın uzunluğu ve genişliği empedansını ve endüktansını etkileyerek frekans yanıtını etkiler. DC sinyallerini ileten basılı hatlar bile, bitişik basılı hatlardan gelen radyo frekansı sinyallerine bağlanabilir ve devre sorunlarına neden olabilir (ve hatta yine karışan sinyalleri yayabilir). Bu nedenle, AC akımı geçen tüm basılı hatlar mümkün olduğunca kısa ve geniş olacak şekilde tasarlanmalıdır, bu da basılı hatlara bağlı tüm bileşenlerin ve diğer güç hatlarının çok yakın yerleştirilmesi gerektiği anlamına gelir.

Yazdırılan hattın uzunluğu, sergilediği endüktans ve empedans ile orantılıyken, genişliği yazdırılan hattın endüktansı ve empedansı ile ters orantılıdır. Uzunluk, yazdırılan satırın yanıtının dalga boyunu yansıtır. Uzunluk ne kadar uzun olursa, yazdırılan hattın elektromanyetik dalgaları gönderip alabileceği frekans o kadar düşük olur ve daha fazla radyo frekansı enerjisi yayabilir. Devre direncini azaltmak için baskılı devre kartının akımına göre güç hattının genişliğini artırmaya çalışın. Aynı zamanda, güç hattının yönünü ve toprak hattını akımın yönü ile tutarlı hale getirin, bu da anti-gürültü kabiliyetini arttırmaya yardımcı olur. Topraklama, anahtarlamalı güç kaynağının dört akım döngüsünün alt dalıdır. Devre için ortak bir referans noktası olarak önemli bir rol oynar. Girişimi kontrol etmek için önemli bir yöntemdir.

Bu nedenle, yerleşim planında topraklama kablosunun yerleşimi dikkatlice düşünülmelidir. Çeşitli topraklamaların karıştırılması, dengesiz güç kaynağına neden olur.

Topraklama kablosu tasarımında aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir:

1. Tek nokta topraklamayı doğru seçin. Genel olarak, filtre kondansatörünün ortak terminali, diğer topraklama noktalarını yüksek akımın AC topraklamasına bağlamak için tek bağlantı noktası olmalıdır. Esas olarak devrenin her bir bölümünde toprağa geri akan akımın değiştiği düşünülerek bu seviyenin topraklama noktasına bağlanmalıdır. Gerçek akan hattın empedansı, devrenin her bir parçasının toprak potansiyelinin değişmesine neden olacak ve girişime neden olacaktır. Bu anahtarlamalı güç kaynağında, kablolaması ve cihazlar arasındaki endüktansın çok az etkisi vardır ve topraklama devresi tarafından oluşturulan dolaşım akımının parazit üzerinde daha büyük bir etkisi vardır. Topraklama pimine bağlı olarak, çıkış doğrultucu akım döngüsünün çeşitli bileşenlerinin topraklama telleri de ilgili filtre kapasitörlerinin topraklama pimlerine bağlanır, böylece güç kaynağı daha kararlı çalışır ve kendi kendini uyarması kolay değildir. İki diyot veya küçük bir direnç bağlayın, aslında nispeten konsantre bir bakır folyo parçasına bağlanabilir.

2. Topraklama kablosunu mümkün olduğunca kalınlaştırın. Topraklama kablosu çok ince ise, akımın değişmesiyle toprak potansiyeli değişecek, bu da elektronik ekipmanın zamanlama sinyal seviyesinin kararsız olmasına ve gürültü önleme performansının bozulmasına neden olacaktır. Bu nedenle, her büyük akım topraklama terminalinin mümkün olduğunca kısa ve geniş baskılı kablolar kullanmasını ve güç ve topraklama kablolarının genişliğini mümkün olduğunca genişletmesini sağlamak gerekir. Topraklama kablolarını güç kablolarından daha geniş yapmak en iyisidir. İlişkileri şöyledir: topraklama kablosu “güç kablosu” sinyal kablosu. Genişlik 3 mm’den büyük olmalı ve geniş bir bakır tabaka alanı topraklama kablosu olarak da kullanılabilir ve baskılı devre kartı üzerindeki kullanılmayan yerler topraklama kablosu olarak toprağa bağlanır. Global kablolama yapılırken aşağıdaki ilkelere de uyulmalıdır:

(1) Kablolama yönü: Lehimleme yüzeyi açısından, bileşenlerin düzeni şematik diyagram ile mümkün olduğunca tutarlı olmalıdır. Üretim işlemi sırasında lehimleme yüzeyinde genellikle çeşitli parametreler gerektiğinden, kablolama yönünün devre şemasının kablolama yönü ile tutarlı olması en iyisidir. Muayene, bu nedenle üretimde muayene, hata ayıklama ve revizyon için uygundur (Not: devre performansını ve tüm makine kurulumunun ve panel düzeninin gereksinimlerini karşılama öncülüne atıfta bulunur).

(2) Bağlantı şeması tasarlanırken kablolar mümkün olduğunca bükülmemeli ve basılan ark üzerindeki çizgi genişliği aniden değişmemelidir. Telin köşesi ≥90 derece olmalı ve çizgiler basit ve net olmalıdır.

(3) Baskılı devrede çapraz devrelere izin verilmez. Kesebilecek çizgiler için, sorunu çözmek için “delme” ve “sarma” kullanabilirsiniz. Yani, belirli bir ucun diğer dirençler, kapasitörler ve triyot pimleri altındaki boşluktan “delmesine” veya geçebilecek belirli bir ucun ucundan “sarılmasına” izin verin. Özel durumlarda, devrenin ne kadar karmaşık olduğu, tasarımın basitleştirilmesine de izin verilir. Çapraz devre problemini çözmek için kabloları köprülemek için kullanın. Tek taraflı kart sayesinde, hat içi bileşenler üst yüzeyde, yüzeye montaj cihazları ise alt yüzeyde bulunur. Bu nedenle, sıralı cihazlar, yerleşim sırasında yüzeye monte cihazlarla üst üste gelebilir, ancak pedlerin üst üste binmesinden kaçınılmalıdır.

3. Giriş toprağı ve çıkış toprağı Bu anahtarlamalı güç kaynağı, düşük voltajlı bir DC-DC’dir. Çıkış gerilimini trafonun primerine geri beslemek için her iki taraftaki devrelerin ortak bir referans toprağına sahip olması gerekir, bu nedenle her iki taraftaki topraklama tellerine bakır döşendikten sonra ortak bir toprak oluşturmak için birbirine bağlanmalıdır.

sınav

Kablolama tasarımı tamamlandıktan sonra, kablo tasarımının tasarımcı tarafından belirlenen kurallara uygun olup olmadığını dikkatlice kontrol etmek ve aynı zamanda belirlenen kuralların baskılı pano üretim sürecinin gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını doğrulamak gerekir. . Genel olarak, çizgileri ve çizgileri, çizgileri ve bileşen pedlerini ve çizgileri kontrol edin. Açık delikler, bileşen yastıkları ve açık delikler, açık delikler ve açık delikler arasındaki mesafelerin makul olup olmadığı ve üretim gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığı. Güç hattının genişliğinin ve toprak hattının uygun olup olmadığı ve PCB’de toprak hattını genişletecek bir yer olup olmadığı. Not: Bazı hatalar göz ardı edilebilir. Örneğin, bazı konektörlerin ana hatlarının bir kısmı kart çerçevesinin dışına yerleştirildiğinde, boşluk kontrol edilirken hatalar meydana gelir; ayrıca, kablolama ve yollar her değiştirildiğinde, bakırın yeniden kaplanması gerekir.