В этом разделе можно найти общие руководства и методы оптимизации компоновки печатных плат импульсных источников питания, характерные для микросхем PI. Все электрические схемы в примерах выполнены как схемы компоновки односторонних печатных плат, чтобы избежать больших затрат. Эти методы компоновки отвечают целям недорого и несложного производства. Две задачи хорошей печатной платы заключаются в следующем:
Свести к минимуму величину и влияние мешающих паразитных элементов, которые существуют в цепи. Этими паразитными «компонентами» являются распределенное сопротивление, емкость, индуктивность и нежелательная индуктивная связь. Расположение и организация компонентов источника питания, соединителей питания и теплоотводов, что составляет физическую компоновку платы, определяют величину и влияние этих мешающих паразитных элементов. Хорошая компонновка может улучшить производительность источника питания и эффективность также как и снизить испускание нежелательных электормагнитных помех (ЭМП) и стоимость продукта в целом.
Увеличьте до максимального значения проводимую теплопередачу от компонентов, которые рассеивают основное тепло. Трассы печатных плат, слои питания ли шины заземления – все они могут проводить тепло от компонентов и рассеивать его в воздух. Эффективность этого метода обычно ограничивается компонентами, которые рассеивают менее 5 Вт (в зависимости от типа микросхемы и модуля). Теплопередача через медное покрытие печатной платы ограничена длиной, шириной и высотой (обычно 30 мм или 60 мм/ 1 у или 2 у) трасс цепи, а также тепловым сопротивлением материала печатной платы. Расположение горячих компонентов около системы воздушного потока или тепловая чувствительность компонентов, расположенных на расстоянии от горячих элементов также составляет одну из целей при компоновке печатных плат.
При компоновке печатных плат также определяются предохранительные зазоры. Вопросы соответствия требованиям безопасности и их влияние на компоновку печатных плат можно найти в Указаниях по применению AN-15. Уточните у своего представителя по технике безопасности информацию, касающуюся именно вашего конечного продукта.
Общие правила компоновки, указанные ниже, должны всегда использоваться вместе со специальными руководствами компонентов PI, указанными далее в приложении.
Следующие методы и технологии используются для проектирования источников питания вокруг схем PI. Примеры каждого метода приводятся в последующих разделах:
Свести до минимума расстояние между соединенными сильноточными узлами при увеличении ширины и толщины взаимосвязанных трасс цепей. Это должно свести к минимуму паразитное сопротивление и индуктивность цепи. Путь должен быть как можно короче и прямее. В частности, паразитная индуктивность высокоточных трасс вторичной обмотки должна быть минимальной. Однако необходимо избегать соединяющих переключающих узлов (например, трасса, соединяющая трансформатор с узлом сток, а также трансформатор с диодом вторичной обмотки) с излишне широкими трассами, так как это может снизить показатели ЭМП. Эти трассы должны быть максимально короткими.
Сведите к минимуму длину пути контура переменного тока. За счет этого паразитная индуктивность будет низкой при уменьшении индуктивной связи между элементами цепи и трассами печатной платы.
Узлы микросхемы PI и переключающие узлы должны быть на максимально возможном расстоянии от входа переменного тока и выхода постоянного тока. За счет этого уменьшается прямая связь излучаемых электромагнитных помех с компонентами и трассами около этих разъемов ввода-вывода, сто позволяет сократить проводимые электромагнитные помехи.
При необходимости используйте несколько выходных конденсаторов, подключенных параллельно. За счет этого полное сопротивление линий переменного тока вторичной обмотки будет одинаковым, что приведет к тому, чтобы конденсаторы ровнее разделяли пульсирующий ток, увеличив общую надежность. Таким образом, длина трассы печатной платы от выходного диода до конца линии и от конца линии обратно к трансформатору должна быть одинаковой у всех параллельных выходных конденсаторов. Иначе конденсатор с более короткой трассой будет проводить больше пульсирующего тока и рассеивать больше энергии, чем другие. Теоретически, это может привести к снижению срока службы.
Разместите конденсатор входного выпрямителя так, чтобы свести к минимуму площадь замкнутой цепи, образованной конденсатором, трансформатором и микросхемой PI.
Поддерживайте достаточное расстояние между высоковольтными узлами первичной обмотки всеми другими низковольтными узлами. Это помогает предотвратить дуговой пробой, который может повредить компоненты источника питания и вывести их из строя.
Используйте детали, установливаемые в отверстия, чтобы провести смыкающиеся трассы над медной шиной заземления или слоем питания. Это сведет к минимуму необходимость перемычек и упростит компоновку печатной платы.
Располагайте теплочувствительные детали на расстоянии от тех, которые рассеивают много тепла. Например, горячие теплоотводы не должны касаться электролитных конденсаторов или других теплочувствительных элементов. Если дизайн охлаждается конвективно, обратите внимание на подходящие модели течения воздушного потока. Не устанавливайте чувствительные компоненты в зоне горячей детали. Кроме того, не устанавливайте детали, которым необходима область с циркуляцией воздуха в тех областях, где его мало.
Используйте точечное соединение (двухпроводное) на отрицательном выводе входного конденсатора фильтра в качестве разъема или разъемов истока. За счет этого предотвращается влияние тока стока на работу микросхемы.
Сведите к минимуму длину пути всех компонентов, соединенных с ножками микросхемы PI. Ножки с очень высоким внутренним сопротивлением, такие как CONTROL (C), MULTI-FUNCTION (M), EXTERNAL CURRENT LIMIT (X) и VOLTAGE MONITOR (V) будут чувствительны к помехам. Сделайте расстояние от этих ножек до всех внешних компонентов минимальным. Обратите особое внимание на ножку V, так как у неё очень большое внутренне сопротивление. Подробную информацию можно найти в описании компоновки в паспорте TOPSwitch-HX.
Необходимо перенаправить ударный входной ток общего режима от ножек Исток устройства PI. Обратную цепь источника напряжения смещения необходимо соединить с входным (основным) конденсатором первичной обмотки на безопасном расстоянии от ножек Исток устройства.
Конденсаторы подавления электромагнитных помех типа Y необходимо подключить между положительным входом шины постоянного тока и обратной цепью вторичной обмотки. Оба соединения необходимо выполнить как можно ближе к разъемам трансформатора. Если конденсатор Y нужно подключить к обратной цепи первичной обмотки (масса), то обеспечьте отдельную трассу, которая заканчивается прямо у входного конденсатора (двухпроводное подключение Кельвина).
Пластинка (теплоотвод) на устройстве PI в корпусе Y не должен электрически соединяться с узлом обратной цепи первичной обмотки. Данная пластинка внутренне соединена с ножкой Исток и должна быть отсоединена от всей остальной цепи источника питания. Любой электрический контакт между теплоотводом и ножкой Исток может позволить току циркулировать между Истоком и теплоотводом.
Соединить ножки Исток всех корпусов P и G с обратной дорожкой первичной цепи на печатной плате, чтобы максимально увеличить перенос тепла на плату. .
Примеры топологий можно найти в техническом паспорте каждого изделия.