電化製品に電力を供給するために PCB 内でエネルギーを転送する方法について考えたことはありますか? PCB ボードには非常に多くの小さなコンポーネントがあり、各コンポーネントに電力を供給する複雑な電源を設計するには、多大なスキル、時間、エネルギーが必要です。 さらに、回路設計の高密度化と複雑化に伴い、設計の複雑さも増しています。 この課題を克服できるのは、完璧な電源設計だけです。 ただし、完璧な設計のためには、考えられるすべての問題に対処する必要があります。 解決する必要がある問題には、電磁干渉、コンポーネントの選択、電流ループの削減、大電流を処理するためのトラッキング設計などがあります。 さらに、電圧、電流、熱損失などの多くの重要なパラメータも考慮する必要があります。
5つの最も重要な考慮事項を見てみましょうPCB電源コネクタデザイン。
1.適切なレギュレーターを選択する
リニア モードとスイッチ モードの 2 種類の電源レギュレータから選択する必要があります。 リニアレギュレータは低ノイズ出力を提供できますが、冷却システムを必要とする高い熱放散を提供できます。 必要な出力電圧よりも高い入力電圧が必要であり、熱放散が大きいと効率が低下します。 一方、スイッチモードレギュレータは、インダクタに一時的にエネルギーを蓄え、その後、異なるスイッチング時間に異なる電圧でエネルギーを放出することにより、ある電圧を別の電圧に変換するため、大きな電流範囲で効率的です。 . このスイッチング ノイズは、応答のピークを引き起こす可能性があります。
2.熱管理
電流が流れると熱が放出されますが、この熱はコンポーネントの電力レベル、インピーダンス、および特性に依存します。 適切に選択されたレギュレーターは、この熱放散を減らすことができます。 さらに、電子回路がより低い温度で動作して効率を向上させる必要があります。これは、適切な冷却方法を使用することで実現できます。 これらには、ラジエーター、ファン、熱電冷却器、およびサーマルビアが含まれる場合があります。 ヒートシンクは、リニア レギュレータと一緒に使用するのが最適です。 サーマル ビアは、高電力定格コンポーネントの近くで使用できます。 またはファンを設計に組み込んで、強制冷却を確保できます。
3.正しいコンデンサを選択してください
コンデンサは、デバイスの電流需要の短いピークを提供するために使用されます。 デカップリングにより、電源とグランドの間のインピーダンスを減らすことができます。 したがって、デカップリング コンデンサは二次電源として機能し、回路に必要な電流を供給します。 バイパスコンデンサは別のオプションで、ノイズをバイパスして電源バスの変動を減らすことができます。
4.パワーインテグリティ
電源設計のパワー インテグリティ (回路に供給される電力の品質) を保証する必要があります。 電力の完全性とは、システム内の負荷への電力伝送の有効性を測定し、回路と機器が適切な電力を得ることを保証して、回路の期待される性能を達成することです。 このようなパワー インテグリティを実現するには、電源ノイズを管理するシミュレーション ツールが必要です。 これらのツールは、電圧降下を推定し、回路内の大電流を特定し、デカップリング コンデンサの配置を推奨することができます。
5.周波数応答
電源が無負荷から全負荷に変わると、電圧出力は通常の電圧に戻る前に一時的に低下します。 また、電圧が正常に戻る前に、出力が一定期間発振する場合があります。 これらの発振が限界を超える場合、出力コンデンサと補償コンデンサの調整が非常に重要になります。 これらの振動は、電源が全負荷から無負荷に変化したときにも発生する可能性があります。 これにより適切に対応するには、選択したコンポーネントが設計上の制約内にあることを確認する必要があります。 ただし、AC 回路と DC 回路は別々に検討する必要があります。
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