Regras técnicas e aplicações de layout de PCB para fontes de alimentação chaveadas
Hoje em dia, devido às ondas eletromagnéticas geradas pela comutação de fontes de alimentação, que afetam o funcionamento normal de seus produtos eletrônicos, a tecnologia correta de layout de PCB para fontes de alimentação tornou-se muito importante.
Em muitos casos, uma fonte de alimentação perfeitamente projetada no papel pode não funcionar corretamente durante a depuração inicial devido a muitos problemas com o layout da PCB da fonte de alimentação. Por exemplo, no diagrama esquemático de uma fonte de alimentação de comutação redutora em um dispositivo eletrônico de consumo, o projetista deve ser capaz de distinguir entre os componentes do circuito de potência e aqueles do circuito de sinal de controle neste diagrama de circuito. Porém, se o projetista tratar todos os componentes desta fonte como se fossem componentes do circuito digital, o problema pode ser bastante sério. O layout da PCB da fonte de alimentação do switch é completamente diferente daquele da PCB do circuito digital. No layout de circuito digital, muitos chips digitais podem ser organizados automaticamente por meio do software PCB, e as linhas de conexão entre os chips podem ser conectadas automaticamente por meio do software PCB. A fonte de alimentação do interruptor produzida pela composição tipográfica automática definitivamente não funcionará corretamente. Portanto, os projetistas precisam dominar e compreender as regras técnicas corretas de layout de PCB para comutação de fontes de alimentação.
Regras técnicas para layout de PCB de fonte de alimentação chaveada
A capacitância do capacitor cerâmico de bypass não deve ser muito grande e sua indutância em série parasita deve ser minimizada tanto quanto possível. A conexão paralela de vários capacitores pode melhorar as características de impedância de alta frequência dos capacitores
Quando a frequência de operação de um capacitor está abaixo de fo, a impedância da capacitância Zc diminui com o aumento da frequência; Quando a frequência de operação do capacitor estiver acima de fo, a impedância da capacitância Zc se tornará semelhante à impedância da indutância e aumentará com o aumento da frequência; Quando a frequência de operação de um capacitor se aproxima de fo, a impedância do capacitor é igual à sua resistência em série equivalente (RESR).
Os capacitores eletrolíticos geralmente têm uma grande capacitância e uma grande indutância em série equivalente. Devido à sua baixa frequência de ressonância, só pode ser usado para filtragem de baixa frequência. Os capacitores de tântalo geralmente têm maior capacitância e menor indutância em série equivalente, portanto, sua frequência de ressonância é maior que a dos capacitores eletrolíticos e podem ser usados em filtragem de média a alta frequência. A capacitância e a indutância em série equivalente dos capacitores cerâmicos são geralmente muito pequenas, de modo que sua frequência de ressonância é muito maior do que a dos capacitores eletrolíticos e dos capacitores de tântalo, para que possam ser usados em filtragem de alta frequência e circuitos de desvio. Devido ao fato de que a frequência de ressonância dos capacitores cerâmicos de pequena capacitância é maior do que a dos capacitores cerâmicos de grande capacitância
Ao selecionar capacitores de bypass, não é aconselhável usar simplesmente capacitores cerâmicos com valores de capacitância elevados. A fim de melhorar as características de alta frequência dos capacitores, vários capacitores com características diferentes podem ser conectados em paralelo para uso. A Figura 1 (a) mostra o efeito de impedância aprimorado após vários capacitores com características diferentes serem conectados em paralelo. Não é difícil compreender a importância desta regra de layout através da análise. A Figura 1 (b) mostra os diferentes métodos de fiação desde a potência de entrada (VIN) até a carga (RL) em uma PCB. Para reduzir o ESL do capacitor do filtro (C), o comprimento do terminal do pino do capacitor deve ser minimizado tanto quanto possível, enquanto o roteamento do VIN positivo para RL e do VIN negativo para RL deve ser o mais próximo possível.
