Como identificar rapidamente o problema do interruptor da fonte de alimentação?
A chamada fonte de alimentação comutada refere-se a uma fonte de alimentação que usa tecnologia de energia eletrônica moderna para controlar a relação de tempo da abertura do tubo do interruptor e a seção do tubo para manter uma tensão de saída estável. A fonte de alimentação de comutação é geralmente composta de controle de modulação por largura de pulso IC e MOSFET. Com o desenvolvimento da tecnologia de eletrônica de potência Desenvolvimento e inovação, tornando a tecnologia de fonte de alimentação de comutação também está inovando constantemente. A seguir, apresentarei algumas precauções no processo de projeto da fonte de alimentação comutada e também apresentarei como descobrir rapidamente o problema da fonte de alimentação comutada quando houver um problema com a fonte de alimentação comutada.
Layout da fonte de alimentação comutada
A fonte de alimentação comutada é um tipo de fonte de alimentação que usa tecnologia eletrônica de potência moderna para controlar a relação de tempo de ligar e desligar para manter uma tensão de saída estável. A fonte de alimentação de comutação é geralmente composta de controle de modulação por largura de pulso (PWM) IC e MOSFET.
O layout é muito importante ao projetar fontes de alimentação de comutação de alta frequência. Um bom layout pode resolver muitos problemas desse tipo de fonte de alimentação. Problemas devido ao layout geralmente se manifestam em altas correntes e são mais pronunciados em grandes diferenças de tensão entre as tensões de entrada e saída. Alguns dos principais problemas são regulação reduzida em grandes correntes de saída e/ou grandes diferenças de tensão de entrada/saída, ruído extra nas formas de onda de saída e início e instabilidade. Tais problemas podem ser minimizados aplicando alguns princípios simples abaixo.
indutor
As fontes de alimentação chaveadas usam indutores de baixa EMI (interferência eletromagnética) com núcleos de ferrite fechados. Como núcleos E redondos ou fechados. Núcleos abertos também podem ser usados se tiverem características de EMI mais baixas e estiverem localizados mais longe de fios e componentes de baixa potência. Se estiver usando um núcleo aberto, também é uma boa ideia ter os pólos do núcleo perpendiculares ao PCB. Núcleos de haste (núcleos sTIck) são geralmente usados para eliminar a maior parte do ruído indesejado.
o retorno
Tente manter o loop de realimentação longe de indutores e fontes de ruído. Também faça a linha de feedback o mais reta possível e mais grossa. Às vezes, há uma troca entre essas duas abordagens, mas manter a linha de realimentação longe da EMI do indutor e de outras fontes de ruído é a mais crítica das duas. Coloque a linha de realimentação no lado oposto ao indutor no PCB e separe-a com um plano de aterramento no meio.
capacitor de filtro
Ao usar um pequeno capacitor de filtro de entrada de cerâmica, ele deve ser colocado o mais próximo possível do pino VIN do IC. Isso removerá o máximo possível do efeito da indutância da linha, dando às linhas internas do IC uma fonte de tensão mais limpa. Alguns projetos de fontes de alimentação chaveadas requerem o uso de um capacitor de alimentação direta conectado da saída ao pino de realimentação, geralmente por razões de estabilidade. Neste caso, também deve estar localizado o mais próximo possível do CI. O uso de capacitores de montagem em superfície também reduz o comprimento do cabo, reduzindo assim o acoplamento de ruído na antena efetiva (antena efetiva) causada por componentes de passagem.
compensar
Se forem necessários componentes de compensação externa para estabilidade, eles também devem ser colocados o mais próximo possível do IC. Componentes de montagem em superfície também são recomendados aqui pelos mesmos motivos discutidos para capacitores de filtro. Esses componentes também não devem estar muito próximos do indutor.
Traços e Planos Terrestres
Mantenha todos os traços de energia (alta corrente) tão curtos, retos e grossos quanto possível. Em uma PCB padrão, é melhor ter uma largura mínima absoluta de 15 mil (0,381 mm) por amp. O indutor, o capacitor de saída e o diodo de saída devem estar o mais próximo possível. Isso pode ajudar a reduzir a EMI causada pela comutação de traços da fonte de alimentação quando grandes correntes de comutação fluem através deles. Isso também reduz a indutância e a resistência do condutor, o que reduz os picos de ruído, toques e perdas resistivas, que podem criar erros de tensão. O terra do IC, o capacitor de entrada, o capacitor de saída e o diodo de saída (se houver) devem ser todos conectados diretamente a um plano de aterramento. É melhor ter um plano de aterramento em ambos os lados do PCB. Isso reduz os erros de loop de terra e absorve mais EMI gerada pelo indutor, reduzindo assim o ruído. Para placas multicamadas com mais de duas camadas, um plano de terra pode ser usado para separar o plano de energia (a área onde residem os traços e componentes de energia) e o plano de sinal (a área onde residem os componentes de feedback e compensação) para melhorar o desempenho. Em placas multicamadas, as vias são necessárias para conectar os traços a diferentes planos. Se o traço precisar transportar uma grande corrente de um lado para o outro, é uma boa prática usar uma via padrão por 200mA de corrente.
Organize os componentes de modo que os loops de corrente iniciais girem na mesma direção. Existem dois estados de energia, dependendo de como o regulador principal está operando. Um estado é quando a abertura está fechada e o outro estado é quando a abertura está aberta. Durante cada estado, um loop de corrente é criado pelo dispositivo de energia que está ligado no momento. Os dispositivos de energia são dispostos de modo que o loop de corrente conduza na mesma direção durante cada estado. Isso evita inversões de campo magnético nos traços entre os dois semi-anéis e reduz as emissões de EMI.
resfriamento
Ao usar ICs de alimentação de montagem em superfície ou interruptores de alimentação externos, o PCB geralmente pode ser usado como um dissipador de calor. Isso é para usar a superfície revestida de cobre no PCB para ajudar o dispositivo a dissipar o calor. Consulte o manual específico do dispositivo para obter informações sobre o uso da dissipação térmica da PCB. Isso geralmente pode salvar o dispositivo de resfriamento adicionado pela fonte de alimentação de comutação.
