Reglas técnicas y aplicaciones del diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas
Hoy en día, debido a las ondas electromagnéticas generadas por las fuentes de alimentación conmutadas, que afectan el funcionamiento normal de sus productos electrónicos, la tecnología de diseño correcto de PCB para fuentes de alimentación se ha vuelto muy importante.
En muchos casos, es posible que una fuente de alimentación perfectamente diseñada en papel no funcione correctamente durante la depuración inicial debido a muchos problemas con el diseño de la PCB de la fuente de alimentación. Por ejemplo, en el diagrama esquemático de una fuente de alimentación conmutada reductora en un dispositivo electrónico de consumo, el diseñador debería poder distinguir entre los componentes del circuito de alimentación y los del circuito de señal de control en este diagrama de circuito. Sin embargo, si el diseñador trata todos los componentes de esta fuente de alimentación como si fueran componentes del circuito digital, el problema puede ser bastante grave. El diseño de la PCB de la fuente de alimentación del interruptor es completamente diferente al de la PCB del circuito digital. En el diseño de circuitos digitales, muchos chips digitales se pueden organizar automáticamente mediante el software de PCB y las líneas de conexión entre los chips se pueden conectar automáticamente mediante el software de PCB. La fuente de alimentación del interruptor producida por la composición tipográfica automática definitivamente no funcionará correctamente. Por lo tanto, los diseñadores deben dominar y comprender las reglas técnicas correctas de diseño de PCB para conmutar fuentes de alimentación.
Reglas técnicas para el diseño de PCB de una fuente de alimentación conmutada.
La capacitancia del condensador cerámico de derivación no debe ser demasiado grande y su inductancia parásita en serie debe minimizarse tanto como sea posible. La conexión en paralelo de varios condensadores puede mejorar las características de impedancia de alta frecuencia de los condensadores.
Cuando la frecuencia de funcionamiento de un condensador está por debajo de fo, la impedancia de capacitancia Zc disminuye con el aumento de la frecuencia; Cuando la frecuencia de funcionamiento del condensador está por encima de fo, la impedancia de la capacitancia Zc será como la impedancia de la inductancia y aumentará con el aumento de la frecuencia; Cuando la frecuencia de funcionamiento de un condensador se aproxima a fo, la impedancia del condensador es igual a su resistencia en serie equivalente (RESR).
Los condensadores electrolíticos generalmente tienen una gran capacitancia y una gran inductancia en serie equivalente. Debido a su baja frecuencia de resonancia, sólo se puede utilizar para filtrado de baja frecuencia. Los condensadores de tantalio generalmente tienen una capacitancia mayor y una inductancia en serie equivalente más pequeña, por lo que su frecuencia de resonancia es más alta que la de los capacitores electrolíticos y se pueden usar en filtrado de frecuencia media a alta. La capacitancia y la inductancia en serie equivalente de los capacitores cerámicos son generalmente muy pequeñas, por lo que su frecuencia de resonancia es mucho mayor que la de los capacitores electrolíticos y los capacitores de tantalio, por lo que pueden usarse en circuitos de derivación y filtrado de alta frecuencia. Debido al hecho de que la frecuencia de resonancia de los condensadores cerámicos de pequeña capacitancia es mayor que la de los condensadores cerámicos de gran capacitancia.
Al seleccionar condensadores de derivación, no es aconsejable utilizar simplemente condensadores cerámicos con valores de capacitancia altos. Para mejorar las características de alta frecuencia de los condensadores, se pueden conectar en paralelo varios condensadores con diferentes características para su uso. La Figura 1 (a) muestra el efecto de impedancia mejorado después de conectar en paralelo varios condensadores con diferentes características. No es difícil comprender la importancia de esta regla de diseño mediante el análisis. La Figura 1 (b) muestra los diferentes métodos de cableado desde la alimentación de entrada (VIN) hasta la carga (RL) en una PCB. Para reducir el ESL del condensador del filtro (C), la longitud del cable del pin del condensador debe minimizarse tanto como sea posible, mientras que el enrutamiento desde VIN positivo a RL y desde VIN negativo a RL debe ser lo más cercano posible.
