¿Cómo se puede identificar rápidamente el problema del interruptor de la fuente de alimentación?
La llamada fuente de alimentación conmutada se refiere a una fuente de alimentación que utiliza tecnología de potencia electrónica moderna para controlar la relación de tiempo de la apertura del tubo del interruptor y la sección del tubo para mantener un voltaje de salida estable. La fuente de alimentación de conmutación generalmente se compone de control de modulación de ancho de pulso IC y MOSFET. Con el desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia, el desarrollo y la innovación, la tecnología de fuente de alimentación conmutada también está innovando constantemente. A continuación, presentaré algunas precauciones en el proceso de diseño de la fuente de alimentación conmutada y también presentaré cómo encontrar rápidamente el problema de la fuente de alimentación conmutada cuando hay un problema con la fuente de alimentación conmutada.
Disposición de la fuente de alimentación conmutada
La fuente de alimentación conmutada es un tipo de fuente de alimentación que utiliza tecnología electrónica de potencia moderna para controlar la relación de tiempo de encendido y apagado para mantener un voltaje de salida estable. La fuente de alimentación conmutada generalmente se compone de IC de control de modulación de ancho de pulso (PWM) y MOSFET.
El diseño es muy importante cuando se diseñan fuentes de alimentación conmutadas de alta frecuencia. Un buen diseño puede solucionar muchos problemas con este tipo de fuente de alimentación. Los problemas debidos al diseño generalmente se manifiestan con corrientes altas y son más pronunciados con grandes diferencias de voltaje entre los voltajes de entrada y salida. Algunos de los principales problemas son la reducción de la regulación a grandes corrientes de salida y/o grandes diferencias de voltaje de entrada/salida, ruido adicional en las formas de onda de salida y de inicio, e inestabilidad. Dichos problemas se pueden minimizar aplicando algunos principios simples a continuación.
inductor
Las fuentes de alimentación conmutadas utilizan inductores de baja EMI (interferencia electromagnética) con núcleos de ferrita cerrados. Como E-cores redondos o cerrados. Los núcleos abiertos también se pueden usar si tienen características EMI más bajas y están ubicados más lejos de los cables y componentes de baja potencia. Si usa un núcleo abierto, también es una buena idea tener los polos del núcleo perpendiculares a la PCB. Los núcleos de varilla (núcleos de barras) se utilizan generalmente para eliminar la mayor parte del ruido no deseado.
la retroalimentación
Intente mantener el circuito de retroalimentación alejado de inductores y fuentes de ruido. También haga que la línea de retroalimentación sea lo más recta posible y más gruesa. A veces hay una compensación entre estos dos enfoques, pero mantener la línea de retroalimentación alejada de la EMI del inductor y otras fuentes de ruido es el más crítico de los dos. Coloque la línea de retroalimentación en el lado opuesto al inductor en la PCB y sepárela con un plano de tierra en el medio.
condensador de filtro
Cuando utilice un condensador de filtro de entrada de cerámica pequeño, debe colocarse lo más cerca posible del pin VIN del IC. Esto eliminará la mayor parte posible del efecto de la inductancia de línea, dando a las líneas IC internas una fuente de voltaje más limpia. Algunos diseños de fuentes de alimentación conmutadas requieren el uso de un capacitor de retroalimentación conectado desde la salida al pin de retroalimentación, generalmente por razones de estabilidad. En este caso, también debe ubicarse lo más cerca posible del IC. El uso de condensadores de montaje en superficie también reduce la longitud del cable, lo que reduce el acoplamiento de ruido en la antena efectiva (antena efectiva) causado por componentes de orificio pasante.
compensar
Si se requieren componentes de compensación externos para la estabilidad, también deben colocarse lo más cerca posible del IC. Los componentes de montaje en superficie también se recomiendan aquí por las mismas razones discutidas para los condensadores de filtro. Estos componentes tampoco deben estar demasiado cerca del inductor.
Trazas y planos de tierra
Mantenga todos los rastros de energía (alta corriente) lo más cortos, rectos y gruesos posible. En una PCB estándar, es mejor tener un ancho mínimo absoluto de 15 mil (0.381 mm) por amperio. El inductor, el condensador de salida y el diodo de salida deben estar lo más juntos posible. Esto puede ayudar a reducir la EMI causada por la conmutación de las trazas de la fuente de alimentación cuando fluyen grandes corrientes de conmutación a través de ellas. Esto también reduce la inductancia y la resistencia del cable, lo que reduce los picos de ruido, el timbre y las pérdidas resistivas, que pueden generar errores de voltaje. La tierra, el capacitor de entrada, el capacitor de salida y el diodo de salida (si está presente) del IC deben conectarse directamente a un plano de tierra. Lo mejor es tener un plano de tierra en ambos lados de la PCB. Esto reduce los errores de bucle de tierra y absorbe más EMI generada por el inductor, lo que reduce el ruido. Para tableros multicapa con más de dos capas, se puede usar un plano de tierra para separar el plano de potencia (el área donde residen los rastros y componentes de potencia) y el plano de señal (el área donde residen los componentes de retroalimentación y compensación) para mejorar el rendimiento. En tableros multicapa, se requieren vías para conectar trazas a diferentes planos. Si la traza necesita transportar una gran corriente de un lado al otro, es una buena práctica usar una vía estándar por cada 200 mA de corriente.
Organice los componentes de modo que los bucles de corriente iniciales giren en la misma dirección. Hay dos estados de energía dependiendo de cómo esté funcionando el regulador del cabezal. Un estado es cuando la abertura está cerrada y el otro estado es cuando la abertura está abierta. Durante cada estado, el dispositivo de alimentación que está encendido crea un bucle de corriente. Los dispositivos de potencia están dispuestos de manera que el lazo de corriente conduce en la misma dirección durante cada estado. Esto evita las inversiones del campo magnético en las trazas entre los dos medios anillos y reduce las emisiones de EMI.
enfriamiento
Cuando se utilizan circuitos integrados de alimentación de montaje en superficie o interruptores de alimentación externos, la placa de circuito impreso a menudo se puede utilizar como disipador de calor. Esto es para usar la superficie revestida de cobre en la PCB para ayudar al dispositivo a disipar el calor. Consulte el manual del dispositivo específico para obtener información sobre el uso de la disipación térmica de PCB. Esto generalmente puede salvar el dispositivo de enfriamiento agregado por la fuente de alimentación conmutada.
