Jak lze rychle identifikovat problém se spínačem napájení?
Takzvaný spínaný zdroj označuje napájecí zdroj, který využívá moderní technologii elektronického napájení k řízení časového poměru otevření trubice spínače a části trubice pro udržení stabilního výstupního napětí. Spínaný napájecí zdroj se obecně skládá z pulsně šířkové modulace IC a MOSFET. S rozvojem technologie výkonové elektroniky Vývoj a inovace, technologie spínaných napájecích zdrojů se také neustále inovují. Dále uvedu některá opatření v procesu návrhu spínaného zdroje a také uvedu, jak rychle zjistit problém spínaného zdroje, když se vyskytne problém se spínaným zdrojem.
Uspořádání spínaného zdroje
Spínaný zdroj je druh napájecího zdroje, který využívá moderní technologii výkonové elektroniky k řízení časového poměru zapnutí a vypnutí pro udržení stabilního výstupního napětí. Spínaný napájecí zdroj se obecně skládá z pulsně šířkové modulace (PWM) řízení IC a MOSFET.
Uspořádání je velmi důležité při navrhování vysokofrekvenčních spínaných zdrojů. Dobré uspořádání může vyřešit mnoho problémů s tímto typem napájení. Problémy způsobené uspořádáním se obvykle projevují při vysokých proudech a jsou výraznější při velkých rozdílech napětí mezi vstupním a výstupním napětím. Některé z hlavních problémů jsou snížená regulace při velkých výstupních proudech a/nebo velkých rozdílech vstupního/výstupního napětí, extra šum na výstupu a náběhových křivkách a nestabilita. Tyto problémy lze minimalizovat použitím několika níže uvedených jednoduchých zásad.
induktor
Spínané zdroje využívají indukčnosti s nízkým EMI (elektromagnetické rušení) s uzavřenými feritovými jádry. Jako jsou kulatá nebo uzavřená E-jádra. Otevřená jádra lze také použít, pokud mají nižší charakteristiky EMI a jsou umístěna dále od vodičů a součástí s nízkým výkonem. Pokud používáte otevřené jádro, je také dobré mít póly jádra kolmé k desce plošných spojů. Pro eliminaci většiny nežádoucího hluku se obvykle používají tyčová jádra (sTIck cores).
zpětná vazba
Pokuste se udržet zpětnovazební smyčku mimo induktory a zdroje hluku. Udělejte také zpětnou vazbu co nejrovnější a silnější. Mezi těmito dvěma přístupy někdy dochází ke kompromisu, ale udržování zpětné vazby mimo EMI induktoru a dalších zdrojů hluku je kritičtější z těchto dvou. Umístěte zpětnovazební linku na stranu proti tlumivce na PCB a oddělte ji zemnicí plochou uprostřed.
filtrační kondenzátor
Při použití malého keramického vstupního filtračního kondenzátoru by měl být umístěn co nejblíže pinu VIN IC. Tím se odstraní co nejvíce vlivu indukčnosti vedení, což poskytne vnitřním linkám IC čistší zdroj napětí. Některé konstrukce spínaných zdrojů vyžadují použití dopředného kondenzátoru připojeného z výstupu k kolíku zpětné vazby, obvykle z důvodů stability. V tomto případě by měl být také umístěn co nejblíže IC. Použití kondenzátorů pro povrchovou montáž také zkracuje délku vedení, čímž se snižuje šumová vazba do účinné antény (efektivní anténa) způsobená součástmi s průchozími otvory.
kompenzovat
Pokud jsou pro stabilitu vyžadovány externí kompenzační komponenty, měly by být také umístěny co nejblíže IC. Součásti pro povrchovou montáž se zde také doporučují ze stejných důvodů, jaké byly diskutovány u filtračních kondenzátorů. Tyto součásti by také neměly být příliš blízko induktoru.
Stopy a pozemní roviny
Udržujte všechny silové (vysokoproudé) trasy co nejkratší, rovné a tlusté. Na standardní desce plošných spojů je nejlepší mít absolutní minimální šířku 15 mil (0.381 mm) na zesilovač. Induktor, výstupní kondenzátor a výstupní dioda by měly být co nejblíže u sebe. To může pomoci snížit EMI způsobené přepínáním napájecích stop, když jimi protékají velké spínací proudy. To také snižuje indukčnost a odpor olova, což snižuje šumové špičky, vyzvánění a odporové ztráty, které mohou vytvářet chyby napětí. Uzemnění integrovaného obvodu, vstupní kondenzátor, výstupní kondenzátor a výstupní dioda (pokud je přítomna) by měly být všechny připojeny přímo k jedné zemnicí ploše. Nejlepší je mít zemnící plochu na obou stranách PCB. To snižuje chyby zemní smyčky a absorbuje více EMI generovaného induktorem, čímž se snižuje šum. U vícevrstvých desek s více než dvěma vrstvami lze pro zlepšení výkonu použít zemnící rovinu k oddělení napájecí roviny (oblast, kde se nacházejí napájecí stopy a komponenty) a signálové roviny (oblast, kde se nacházejí komponenty zpětné vazby a kompenzace). Na vícevrstvých deskách jsou pro připojení tras k různým rovinám vyžadovány prokovy. Pokud trasování potřebuje přenášet velký proud z jedné strany na druhou, je dobrou praxí použít jeden standardní průchod na 200 mA proudu.
Uspořádejte součásti tak, aby se počáteční proudové smyčky otáčely stejným směrem. Existují dva stavy napájení v závislosti na tom, jak funguje regulátor hlavy. Jeden stav je, když je otvor zavřený, a druhý stav je, když je otvor otevřený. Během každého stavu je aktuálně zapnutým napájecím zařízením vytvořena proudová smyčka. Výkonová zařízení jsou uspořádána tak, aby proudová smyčka vedla v každém stavu stejným směrem. To zabraňuje reverzaci magnetického pole ve stopách mezi dvěma půlkroužky a snižuje emise EMI.
chlazení
Při použití výkonových integrovaných obvodů pro povrchovou montáž nebo externích napájecích spínačů lze desku plošných spojů často použít jako chladič. To je použití měděného povrchu na desce plošných spojů, aby se pomohlo zařízení odvádět teplo. Informace o použití tepelného rozptylu desky plošných spojů naleznete v příručce konkrétního zařízení. To může obvykle ušetřit chladicí zařízení přidané spínaným zdrojem.
