Bagaimana masalah sakelar catu daya dapat diidentifikasi dengan cepat?
Apa yang disebut catu daya switching mengacu pada catu daya yang menggunakan teknologi daya elektronik modern untuk mengontrol rasio waktu pembukaan tabung sakelar dan bagian tabung untuk mempertahankan tegangan keluaran yang stabil. Catu daya switching umumnya terdiri dari IC kontrol modulasi lebar pulsa dan MOSFET. Dengan perkembangan teknologi elektronika daya Pengembangan dan inovasi, membuat teknologi catu daya switching juga terus berinovasi. Selanjutnya, saya akan memperkenalkan beberapa tindakan pencegahan dalam proses perancangan catu daya switching, dan juga memperkenalkan cara cepat mengetahui masalah catu daya switching ketika ada masalah dengan catu daya switching.
Tata letak catu daya switching
Catu daya switching adalah jenis catu daya yang menggunakan teknologi elektronik daya modern untuk mengontrol rasio waktu menghidupkan dan mematikan untuk mempertahankan tegangan keluaran yang stabil. Switching catu daya umumnya terdiri dari IC kontrol modulasi lebar pulsa (PWM) dan MOSFET.
Tata letak sangat penting saat merancang catu daya switching frekuensi tinggi. Tata letak yang baik dapat memecahkan banyak masalah dengan catu daya jenis ini. Masalah karena tata letak biasanya bermanifestasi pada arus tinggi dan lebih jelas pada perbedaan tegangan yang besar antara tegangan input dan output. Beberapa masalah utama adalah berkurangnya regulasi pada arus output yang besar dan/atau perbedaan tegangan input/output yang besar, noise tambahan pada bentuk gelombang output dan onset, dan ketidakstabilan. Masalah seperti itu dapat diminimalkan dengan menerapkan beberapa prinsip sederhana di bawah ini.
induktor
Mengalihkan catu daya menggunakan induktor EMI (Electro MagneTIc Interference) rendah dengan inti ferit tertutup. Seperti E-core bulat atau tertutup. Inti terbuka juga dapat digunakan jika memiliki karakteristik EMI yang lebih rendah dan terletak lebih jauh dari kabel dan komponen berdaya rendah. Jika menggunakan inti terbuka, ada baiknya juga memiliki kutub inti yang tegak lurus dengan PCB. Inti batang (sTIck core) biasanya digunakan untuk menghilangkan sebagian besar kebisingan yang tidak diinginkan.
umpan balik
Cobalah untuk menjaga loop umpan balik dari induktor dan sumber kebisingan. Buat juga garis umpan selurus mungkin dan lebih tebal. Kadang-kadang ada pertukaran antara kedua pendekatan ini, tetapi menjaga garis umpan balik dari EMI induktor dan sumber kebisingan lainnya adalah yang lebih kritis dari keduanya. Tempatkan garis umpan balik di sisi yang berlawanan dengan induktor pada PCB dan pisahkan dengan bidang tanah di tengahnya.
kapasitor penyaring
Saat menggunakan kapasitor filter input keramik kecil, harus ditempatkan sedekat mungkin dengan pin VIN IC. Ini akan menghilangkan sebanyak mungkin efek induktansi saluran, memberikan saluran IC internal sumber tegangan yang lebih bersih. Beberapa desain catu daya switching memerlukan penggunaan kapasitor feed-forward yang terhubung dari output ke pin umpan balik, biasanya untuk alasan stabilitas. Dalam hal ini, itu juga harus ditempatkan sedekat mungkin dengan IC. Menggunakan kapasitor permukaan-mount juga mengurangi panjang memimpin, sehingga mengurangi kopling kebisingan ke antena efektif (antenna efektif) yang disebabkan oleh komponen melalui lubang.
mengimbangi
Jika komponen kompensasi eksternal diperlukan untuk stabilitas, mereka juga harus ditempatkan sedekat mungkin dengan IC. Komponen pemasangan permukaan juga direkomendasikan di sini untuk alasan yang sama yang dibahas untuk kapasitor filter. Komponen ini juga tidak boleh terlalu dekat dengan induktor.
Traces dan Ground Plane
Pertahankan semua jejak daya (arus tinggi) sesingkat, lurus, dan setebal mungkin. Pada PCB standar, yang terbaik adalah memiliki lebar minimum mutlak 15mil (0.381mm) per amp. Induktor, kapasitor keluaran, dan dioda keluaran harus sedekat mungkin. Ini dapat membantu mengurangi EMI yang disebabkan oleh perpindahan jalur catu daya saat arus perpindahan besar mengalir melaluinya. Hal ini juga mengurangi induktansi dan resistansi timbal, yang mengurangi lonjakan derau, dering, dan kerugian resistif, yang dapat menyebabkan kesalahan voltase. Ground IC, kapasitor input, kapasitor output, dan dioda output (jika ada) semuanya harus dihubungkan langsung ke satu bidang ground. Yang terbaik adalah memiliki bidang tanah di kedua sisi PCB. Ini mengurangi kesalahan ground loop dan menyerap lebih banyak EMI yang dihasilkan oleh induktor, sehingga mengurangi kebisingan. Untuk papan multilayer dengan lebih dari dua lapisan, bidang dasar dapat digunakan untuk memisahkan bidang daya (area tempat jejak daya dan komponen berada) dan bidang sinyal (area tempat komponen umpan balik dan kompensasi berada) untuk meningkatkan kinerja. Pada papan multilayer, vias diperlukan untuk menghubungkan jejak ke bidang yang berbeda. Jika penelusuran perlu membawa arus besar dari satu sisi ke sisi lain, praktik yang baik adalah menggunakan satu standar melalui arus per 200mA.
Atur komponen sehingga loop arus awal berputar ke arah yang sama. Ada dua status daya tergantung pada bagaimana regulator kepala beroperasi. Satu keadaan saat bukaan tertutup dan keadaan lainnya saat bukaan terbuka. Selama setiap keadaan, loop arus dibuat oleh perangkat daya yang sedang aktif. Perangkat daya diatur sedemikian rupa sehingga loop arus mengalir ke arah yang sama selama setiap keadaan. Ini mencegah pembalikan medan magnet dalam jejak antara dua setengah cincin dan mengurangi emisi EMI.
pendinginan
Saat menggunakan IC daya dudukan permukaan atau sakelar daya eksternal, PCB seringkali dapat digunakan sebagai heat sink. Ini untuk menggunakan permukaan berlapis tembaga pada PCB untuk membantu perangkat menghilangkan panas. Lihat buku pegangan perangkat khusus untuk informasi tentang penggunaan pembuangan panas PCB. Ini biasanya dapat menghemat perangkat pendingin yang ditambahkan oleh catu daya switching.
