Asoslangan PCB Quvvat manbai sxemasi, bu maqolada PCB -ni joylashtirishning eng yaxshi usuli, oddiy almashtirgich quvvat modulining ishlashini optimallashtirish uchun misollar va texnikalar keltirilgan.

Elektr ta’minoti sxemasini rejalashtirayotganda, birinchi navbatda, ikkita kommutatsion tokning fizik pastadir maydoni hisobga olinadi. 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. Shakl 1da ko’rsatilgan 1-davrada, joriy o’z-o’zidan o’tkazuvchi kirish bypass kondansatörü (Cin1) MOSFET orqali yuqori indikatorli MOSFETning uzluksiz o’tkazuvchanligi vaqtida ichki induktorga va chiqish bypass kondansatkichiga (CO1) o’tadi va nihoyat kirish bypass kondansatörü.

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. Ichki induktorda saqlanadigan energiya GND ga qaytishdan oldin chiqish bypass kondansatörü va past uchli MOSFEts orqali oqadi (1 -rasmga qarang). The region where two loops do not overlap each other (including the boundary between loops) is the region with high DI/DT current. Kirish bypass kondansatörü (Cin1) konvertorga yuqori chastotali tokni etkazib berishda va yuqori chastotali tokni manba yo’liga qaytarishda muhim rol o’ynaydi.

Chiqish bypass kondansatörü (Co1) juda ko’p AC oqimiga ega emas, lekin shovqinni almashtirish uchun yuqori chastotali filtr vazifasini bajaradi. Yuqoridagi sabablarga ko’ra, kirish va chiqish kondansatörleri moduldagi tegishli VIN va VOUT pinlariga iloji boricha yaqinroq joylashtirilishi kerak. 2 -rasmda ko’rsatilgandek, bu ulanishlar natijasida hosil bo’ladigan indüktans, bypass kondansatörleri va ularning tegishli VIN va VOUT pinlari orasidagi simlarni iloji boricha qisqa va keng qilib, minimallashtirilishi mumkin.

2 -rasm

PCB sxemasida induktivlikni minimallashtirish ikkita asosiy afzalliklarga ega. Birinchidan, Cin1 va CO1 o’rtasida energiya uzatishni rag’batlantirish orqali komponentlarning ishlashini yaxshilash. Bu modulning yuqori chastotali aylanma aylanishini ta’minlaydi, bu esa yuqori DI/DT oqimi tufayli induktiv kuchlanish cho’qqilarini kamaytiradi. Bundan tashqari, u normal ishlashini ta’minlash uchun qurilmadagi shovqin va kuchlanish kuchlanishini kamaytiradi. Ikkinchidan, EMIni minimallashtirish.

Kamroq parazitar indüktans bilan bog’liq bo’lgan kondansatörler yuqori chastotalarga past empedans xususiyatlarini ko’rsatadi va shu bilan o’tkazilgan nurlanishni kamaytiradi. Ceramic capacitors (X7R or X5R) or other low ESR type capacitors are recommended. Qo’shimcha kondansatörler faqat GND va VIN uchlari yaqinida qo’shimcha kondansatörler joylashtirilganda ishga tushishi mumkin. 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.

O’chirish oqimining yo’lini rejalashtirish ko’pincha e’tiborga olinmaydi, lekin u elektr ta’minoti dizaynini optimallashtirishda muhim rol o’ynaydi. 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.

Tuproqli pinlar (yalang’och prokladkalarni o’z ichiga olgan holda), kirish va chiqish kondansatkichlari, yumshoq ishga tushirish kondansatkichlari va moduldagi teskari aloqa rezistorlari tenglikni tenglamasidagi pastadir qatlamiga ulangan bo’lishi kerak. Bu pastadir qatlami endüktans oqimi juda past bo’lgan qaytish yo’li va quyida muhokama qilinadigan issiqlik tarqatuvchi qurilma sifatida ishlatilishi mumkin.

ANJIR. 3 Termal empedans sifatida modul va tenglikni sxemasi

Qayta aloqa qarshiligi, shuningdek, modulning FB (teskari aloqa) piniga iloji boricha yaqinroq joylashtirilishi kerak. 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.

Issiqlik tarqalishining dizayn bo’yicha takliflari

Modullarning ixcham joylashuvi, elektr afzalliklarini ta’minlash bilan birga, issiqlik tarqalishining dizayniga salbiy ta’sir ko’rsatadi, bu erda ekvivalent quvvat kichikroq joylardan tarqaladi. 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. Yostiqcha odatda issiqlikning katta qismini ishlab chiqaradigan ichki MOSFEtsdan PCBga juda past issiqlik empedansini ta’minlashga yordam beradi.

Yarimo’tkazgichlar ulanishidan tashqi qurilmalargacha bo’lgan issiqlik empedansi (DJC) 1.9 ℃/Vt. Sanoatning etakchi θJC qiymatiga erishish ideal bo’lsa-da, tashqi paketning havoga issiqlik empedansi (θCA) juda katta bo’lsa, past θJC qiymatining ma’nosi yo’q! If no low-impedance heat dissipation path is provided to the surrounding air, the heat will accumulate on the bare pad and cannot be dissipated. So what determines θCA? The thermal resistance from bare pad to air is completely controlled by the PCB design and associated heat sink.

Endi qanotlari bo’lmagan oddiy PCBni qanday loyihalashtirish mumkinligi haqida 3 -rasmda modul va PCB termal empedans sifatida ko’rsatilgan. Chiqish joyidan yalang’och yostiqgacha bo’lgan issiqlik o’tkazuvchanligi bilan taqqoslaganda tashqi birikmaning yuqori qismi orasidagi issiqlik empedansi nisbatan yuqori bo’lgani uchun, biz issiqlik qarshiligining birlashuvdan tortib to birinchi baholanishi vaqtida DJA issiqlik tarqalish yo’lini e’tiborsiz qoldirishimiz mumkin. atrofdagi havo (TJT).

Issiqlik tarqalishining dizaynidagi birinchi qadam – bu tarqatiladigan quvvat miqdorini aniqlash. Modul (PD) tomonidan iste’mol qilinadigan quvvatni ma’lumotlar jadvalida chop etilgan samaradorlik grafigi (η) yordamida osongina hisoblash mumkin.

We then use the temperature constraints of the maximum temperature in the design, TAmbient, and the rated junction temperature, TJuncTIon(125 ° C), to determine the thermal resistance required for the packaged modules on the PCB.

Nihoyat, biz issiqlik tarqalishi uchun zarur bo’lgan plastinka maydonini aniqlash uchun tenglikni yuzasida maksimal konvektiv issiqlik o’tkazuvchanligini (shikastlanmagan 1 unli mis qanotlari va yuqori va pastki qavatdagi ko’plab issiqlik qabul qilgich teshiklari bilan) soddalashtirilgan yaqinlashuvidan foydalandik.

Kerakli tenglikni maydonini taxmin qilishda yuqori metall qatlamdan (paket PCBga ulangan) pastki metall qatlamga issiqlik o’tkazadigan issiqlik tarqatuvchi teshiklar qanday rol o’ynashi hisobga olinmaydi. Pastki qatlam ikkinchi sirt qatlami bo’lib xizmat qiladi, bu orqali konveksiya plastinkadan issiqlikni uzatishi mumkin. Taxta maydonining taxminiyligi haqiqiy bo’lishi uchun kamida 8 dan 10 gacha sovutish teshiklaridan foydalanish kerak. Sovutgichning issiqlik qarshiligi quyidagi tenglama bilan taxmin qilingan.

Bu taxminiy diametri 12 millimetrli 0.5 dyuymli mis yon devorga ega bo’lgan odatiy teshikka tegishli. Yalang’och yostiq ostidagi butun maydonda iloji boricha ko’proq issiqlik qabul qilgich teshiklari bo’lishi kerak va bu issiqlik qabul qilgich teshiklari oralig’i 1 dan 1.5 mm gacha bo’lgan qatorni tashkil qilishi kerak.

xulosa

QANDAY SWITCHER quvvat moduli DC/DC konvertorlari bilan bog’liq bo’lgan murakkab elektr ta’minoti dizaynlari va odatiy PCB sxemalariga alternativa beradi. Jadvaldagi qiyinchiliklar bartaraf etilgan bo’lsa -da, yaxshi bypass va issiqlik tarqalish dizayni bilan modul ishini optimallashtirish uchun ba’zi muhandislik ishlarini bajarish kerak.