Haben Sie jemals darüber nachgedacht, wie Sie Energie innerhalb der Leiterplatte übertragen können, um unsere Geräte mit Strom zu versorgen? Es gibt zu viele winzige Komponenten auf einer Leiterplatte, und es erfordert viel Geschick, Zeit und Energie, ein so kompliziertes Netzteil zu entwickeln, um jede Komponente mit Strom zu versorgen. Darüber hinaus nimmt mit der Zunahme der Schaltungsentwurfsdichte und -komplexität auch die Komplexität des Entwurfs zu. Nur ein perfektes Stromversorgungsdesign kann diese Herausforderung meistern. Für ein perfektes Design müssen jedoch alle möglichen Probleme behandelt werden. Einige der Probleme, die gelöst werden müssen, umfassen elektromagnetische Interferenzen, Komponentenauswahl, Reduzierung von Stromschleifen und Tracking-Design zur Bewältigung großer Ströme. Außerdem müssen viele wichtige Parameter wie Spannung, Strom und Verlustwärme berücksichtigt werden.
Werfen wir einen Blick auf die fünf wichtigsten Überlegungen fürPCB-StromanschlussDesign.
1.Wählen Sie den richtigen Regler
Sie müssen zwischen zwei Arten von Leistungsreglern wählen – Linear- und Schaltmodus. Linearregler können eine geringe Geräuschentwicklung, aber eine hohe Wärmeableitung bieten, was ein Kühlsystem erfordert. Sie erfordern eine höhere Eingangsspannung als die erforderliche Ausgangsspannung, und eine hohe Wärmeableitung verringert den Wirkungsgrad. Schaltregler hingegen sind in einem großen Strombereich effizient, weil sie Energie in der Induktivität zwischenspeichern und dann bei unterschiedlichen Spannungen zu unterschiedlichen Schaltzeitpunkten Energie abgeben und so eine Spannung in eine andere umwandeln. . Dieses Schaltgeräusch kann zu Ansprechspitzen führen.
2. Thermisches Management
Wenn Strom fließt, wird Wärme freigesetzt, aber diese Wärme hängt vom Leistungspegel, der Impedanz und den Eigenschaften der Komponente ab. Ein gut gewählter Regler kann diese Wärmeabgabe reduzieren. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die elektronische Schaltung bei einer niedrigeren Temperatur arbeitet, um die Effizienz zu verbessern, was durch geeignete Kühlmethoden erreicht werden kann. Diese können Radiatoren, Lüfter, thermoelektrische Kühler und thermische Vias beinhalten. Kühlkörper werden am besten mit Linearreglern verwendet; Thermal Vias können in der Nähe von Hochleistungskomponenten verwendet werden; oder Lüfter können in das Design integriert werden, um eine Zwangskühlung sicherzustellen.
3.Wählen Sie den richtigen Kondensator
Kondensatoren werden verwendet, um kurze Spitzen im Strombedarf des Geräts bereitzustellen. Die Entkopplung kann die Impedanz zwischen Strom und Masse verringern. Daher wirkt der Entkopplungskondensator als sekundäre Stromquelle und liefert den von der Schaltung benötigten Strom. Der Bypass-Kondensator ist eine weitere Option, er kann das Rauschen umgehen und die Schwankungen des Leistungsbusses reduzieren.
4. Energieintegrität
Die Leistungsintegrität des Stromversorgungsdesigns sollte garantiert sein, d. h. die Qualität der an die Schaltung gelieferten Leistung. Die Leistungsintegrität misst die Effektivität der Leistungsübertragung zur Last im System, um sicherzustellen, dass der Stromkreis und die Ausrüstung die richtige Leistung erhalten, um die erwartete Leistung des Stromkreises zu erreichen. Um eine solche Leistungsintegrität zu erreichen, sind Simulationstools erforderlich, um das Rauschen der Stromversorgung zu verwalten. Diese Tools können Spannungsabfälle abschätzen, hohe Ströme in Schaltkreisen identifizieren und die Platzierung von Entkopplungskondensatoren empfehlen.
5. Frequenzgang
Wenn die Stromversorgung von Nulllast auf Volllast wechselt, fällt die Ausgangsspannung kurz ab, bevor sie wieder auf normale Spannung zurückkehrt. Der Ausgang kann auch eine Zeit lang oszillieren, bevor die Spannung wieder normal wird. Wenn diese Schwingungen den Grenzwert überschreiten, wird die Einstellung des Ausgangskondensators und des Kompensationskondensators sehr wichtig. Diese Schwingungen können auch auftreten, wenn die Stromversorgung von Volllast auf Leerlauf wechselt. Um darauf besser reagieren zu können, müssen Sie sicherstellen, dass die ausgewählten Komponenten innerhalb der Designbeschränkungen liegen. AC- und DC-Stromkreise sollten jedoch getrennt betrachtet werden.
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