Kako hitro prepoznati težavo s stikalom za napajanje?
Tako imenovani preklopni napajalnik se nanaša na napajalnik, ki uporablja sodobno elektronsko napajalno tehnologijo za nadzor časovnega razmerja odpiranja preklopne cevi in odseka cevi za vzdrževanje stabilne izhodne napetosti. Preklopni napajalnik je na splošno sestavljen iz IC za nadzor impulzne širinske modulacije in MOSFET. Z razvojem tehnologije močnostne elektronike Razvoj in inovacije, izdelava stikalne napajalne tehnologije prav tako nenehno inovira. Nato bom predstavil nekaj previdnostnih ukrepov v procesu načrtovanja stikalnega napajanja in predstavil, kako hitro odkriti težavo stikalnega napajanja, ko pride do težave s stikalnim napajanjem.
Postavitev stikalnega napajanja
Stikalni napajalnik je vrsta napajalnika, ki uporablja sodobno močnostno elektronsko tehnologijo za nadzor časovnega razmerja vklopa in izklopa za vzdrževanje stabilne izhodne napetosti. Stikalni napajalnik je na splošno sestavljen iz krmilnega IC z modulacijo širine impulza (PWM) in MOSFET-a.
Postavitev je zelo pomembna pri načrtovanju visokofrekvenčnih stikalnih napajalnikov. Dobra postavitev lahko reši številne težave s to vrsto napajanja. Težave zaradi razporeditve se običajno pokažejo pri velikih tokovih in so izrazitejše pri velikih napetostnih razlikah med vhodno in izhodno napetostjo. Nekatere glavne težave so zmanjšana regulacija pri velikih izhodnih tokovih in/ali velikih razlikah med vhodno/izhodno napetostjo, dodatni šum na izhodnih in začetnih valovnih oblikah ter nestabilnost. Takšne težave je mogoče zmanjšati z uporabo nekaj preprostih načel spodaj.
induktor
Stikalni napajalniki uporabljajo induktorje z nizkimi EMI (elektromagnetnimi motnjami) z zaprtimi feritnimi jedri. Kot so okrogla ali zaprta E-jedra. Odprta jedra se lahko uporabljajo tudi, če imajo nižje značilnosti EMI in se nahajajo dlje od nizkoenergetskih žic in komponent. Če uporabljate odprto jedro, je prav tako dobro, da so poli jedra pravokotni na PCB. Za odpravo večine neželenega hrupa se običajno uporabljajo paličasta jedra (stick jedra).
povratne informacije
Poskusite ohraniti povratno zanko stran od induktorjev in virov šuma. Tudi povratna linija naj bo čim bolj ravna in debelejša. Včasih obstaja kompromis med tema dvema pristopoma, vendar je bolj kritično, da se povratna linija ne približa EMI induktorja in drugim virom šuma. Postavite povratno linijo na stran nasproti induktorja na PCB in jo ločite z ozemljitveno ploščo na sredini.
filtrski kondenzator
Ko uporabljate majhen keramični kondenzator vhodnega filtra, ga morate namestiti čim bližje zatiču VIN na IC. To bo čim bolj odstranilo učinek induktivnosti linije, kar bo notranjim linijam IC omogočilo čistejši vir napetosti. Nekatere zasnove stikalnih napajalnikov zahtevajo uporabo kondenzatorja za naprej, ki je povezan od izhoda do povratne zanke, običajno zaradi stabilnosti. V tem primeru mora biti nameščen čim bližje IC. Uporaba kondenzatorjev za površinsko montažo prav tako zmanjša dolžino kabla in s tem zmanjša sklop hrupa v učinkovito anteno (efektivna antena), ki ga povzročajo komponente skozi luknje.
nadomestiti
Če so za stabilnost potrebne zunanje kompenzacijske komponente, jih je treba tudi namestiti čim bližje IC. Komponente za površinsko montažo so priporočljive tudi tukaj iz istih razlogov kot za filtrirne kondenzatorje. Te komponente tudi ne smejo biti preblizu induktorja.
Sledi in talne ravnine
Vse močnostne (visokotokovne) sledi naj bodo čim krajše, ravne in debele. Na standardnem tiskanem vezju je najbolje imeti absolutno minimalno širino 15 milov (0.381 mm) na amper. Induktor, izhodni kondenzator in izhodna dioda morajo biti čim bližje skupaj. To lahko pomaga zmanjšati EMI, ki jih povzročajo preklopni napajalni sledovi, ko skozi njih tečejo veliki preklopni tokovi. To tudi zmanjša induktivnost in upornost svinca, kar zmanjša motnje hrupa, zvonjenje in uporovne izgube, ki lahko povzročijo napetostne napake. Ozemljitev IC, vhodni kondenzator, izhodni kondenzator in izhodna dioda (če je prisotna) morajo biti povezani neposredno na eno ozemljitveno ploščo. Najbolje je imeti ozemljitveno ploščo na obeh straneh tiskanega vezja. To zmanjša napake ozemljitvene zanke in absorbira več EMI, ki jih ustvari induktor, s čimer se zmanjša hrup. Za večplastne plošče z več kot dvema slojema je mogoče uporabiti ozemljitveno ravnino za ločevanje napajalne ravnine (območja, kjer so napajalne sledi in komponente) in signalne ravnine (območja, kjer so povratne informacije in kompenzacijske komponente), da se izboljša zmogljivost. Na večplastnih ploščah so potrebni prehodi za povezavo sledi z različnimi ravninami. Če mora sled prenesti velik tok z ene strani na drugo, je dobra praksa, da uporabite en standardni vhod na 200 mA toka.
Komponente razporedite tako, da se začetne tokovne zanke vrtijo v isto smer. Obstajata dve stopnji moči, odvisno od tega, kako deluje regulator glave. Eno stanje je, ko je odprtina zaprta, drugo stanje pa, ko je odprtina odprta. Med vsakim stanjem napajalna naprava, ki je trenutno vklopljena, ustvari tokovno zanko. Napajalne naprave so razporejene tako, da tokovna zanka poteka v isti smeri v vsakem stanju. To preprečuje obračanje magnetnega polja v sledovih med obema polobročema in zmanjšuje emisije EMI.
hlajenje
Pri uporabi napajalnih IC-jev za površinsko montažo ali zunanjih stikal za napajanje se PCB pogosto lahko uporablja kot hladilno telo. To je uporaba bakrene površine na tiskanem vezju za pomoč napravi pri odvajanju toplote. Za informacije o uporabi toplotnega odvajanja PCB glejte priročnik za določeno napravo. To običajno lahko prihrani hladilno napravo, ki jo doda stikalni napajalnik.
