Güç kaynağı anahtarı sorunu nasıl hızlı bir şekilde belirlenebilir?
Sözde anahtarlama güç kaynağı, kararlı bir çıkış voltajı sağlamak için anahtar tüpü açıklığının ve tüp bölümünün zaman oranını kontrol etmek için modern elektronik güç teknolojisini kullanan bir güç kaynağını ifade eder. Anahtarlamalı güç kaynağı genellikle darbe genişlik modülasyonu kontrol IC'si ve MOSFET'ten oluşur. Güç elektroniği teknolojisinin gelişmesiyle birlikte geliştirme ve yenilik, anahtarlamalı güç kaynağı teknolojisi de sürekli yenilik yapıyor. Daha sonra, anahtarlamalı güç kaynağının tasarım sürecinde bazı önlemleri tanıtacağım ve ayrıca anahtarlamalı güç kaynağında bir sorun olduğunda anahtarlamalı güç kaynağı sorununun nasıl hızlı bir şekilde bulunacağını tanıtacağım.
Anahtarlama güç kaynağı düzeni
Anahtarlamalı güç kaynağı, kararlı bir çıkış voltajı sağlamak için açma ve kapama zaman oranını kontrol etmek üzere modern güç elektroniği teknolojisini kullanan bir tür güç kaynağıdır. Anahtarlamalı güç kaynağı genellikle darbe genişlik modülasyonu (PWM) kontrol IC'si ve MOSFET'ten oluşur.
Yüksek frekanslı anahtarlamalı güç kaynakları tasarlanırken düzen çok önemlidir. İyi bir düzen, bu tür bir güç kaynağıyla ilgili birçok sorunu çözebilir. Düzenden kaynaklanan problemler genellikle yüksek akımlarda ortaya çıkar ve giriş ve çıkış voltajları arasındaki büyük voltaj farklarında daha belirgindir. Ana sorunlardan bazıları, büyük çıkış akımlarında ve/veya büyük giriş/çıkış voltajı farklarında azaltılmış düzenleme, çıkışta ve başlangıç dalga biçimlerinde ekstra gürültü ve istikrarsızlıktır. Bu tür sorunlar, aşağıdaki birkaç basit ilke uygulanarak en aza indirilebilir.
bobin
Anahtarlamalı güç kaynakları, kapalı ferrit çekirdekli düşük EMI (Elektro Manyetik Parazit) indüktörleri kullanır. Yuvarlak veya kapalı E-damarlar gibi. Açık damarlar, daha düşük EMI özelliklerine sahiplerse ve düşük güçlü kablolardan ve bileşenlerden daha uzağa yerleştirilmişlerse de kullanılabilir. Açık bir çekirdek kullanılıyorsa, çekirdeğin kutuplarının PCB'ye dik olması da iyi bir fikirdir. Çubuk çekirdekler (çubuk çekirdekler) genellikle istenmeyen gürültünün çoğunu ortadan kaldırmak için kullanılır.
geri dönüş
Geri besleme döngüsünü indüktörlerden ve gürültü kaynaklarından uzak tutmaya çalışın. Ayrıca geri bildirim hattını olabildiğince düz ve kalın yapın. Bazen bu iki yaklaşım arasında bir değiş tokuş vardır, ancak geri besleme hattını indüktörün EMI'sinden ve diğer gürültü kaynaklarından uzak tutmak, ikisi için daha kritiktir. Geri besleme hattını PCB üzerindeki indüktörün karşısındaki tarafa yerleştirin ve ortasından bir zemin düzlemi ile ayırın.
filtre kondansatörü
Küçük bir seramik giriş filtresi kondansatörü kullanırken, IC'nin VIN pinine mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Bu, dahili IC hatlarına daha temiz bir voltaj kaynağı vererek, hat endüktansının etkisini olabildiğince ortadan kaldıracaktır. Anahtarlamalı güç kaynaklarının bazı tasarımları, genellikle kararlılık nedenleriyle, çıkıştan geri besleme pimine bağlı bir ileri besleme kapasitörünün kullanılmasını gerektirir. Bu durumda, IC'ye mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Yüzeye monte kapasitörlerin kullanılması ayrıca kablo uzunluğunu da azaltır, böylece delikten geçen bileşenlerin neden olduğu etkili antene (etkili anten) gürültü bağlantısını azaltır.
tazmin etmek
Stabilite için harici kompanzasyon bileşenleri gerekiyorsa, bunlar da IC'ye mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Filtre kondansatörleri için tartışılan aynı nedenlerle burada yüzeye monte bileşenler de önerilir. Bu bileşenler ayrıca indüktöre çok yakın olmamalıdır.
İzler ve Yer Düzlemleri
Tüm güç (yüksek akım) izlerini mümkün olduğunca kısa, düz ve kalın tutun. Standart bir PCB'de, amp başına mutlak minimum 15mil (0,381mm) genişliğe sahip olmak en iyisidir. İndüktör, çıkış kondansatörü ve çıkış diyodu mümkün olduğunca birbirine yakın olmalıdır. Bu, içinden büyük anahtarlama akımları geçtiğinde anahtarlamalı güç kaynağı izlerinin neden olduğu EMI'yi azaltmaya yardımcı olabilir. Bu aynı zamanda kurşun endüktansını ve direnci azaltır, bu da voltaj hatalarına neden olabilecek ani gürültü yükselmelerini, çınlamayı ve direnç kayıplarını azaltır. IC'nin toprağı, giriş kapasitörü, çıkış kapasitörü ve çıkış diyodu (varsa) doğrudan tek bir zemin düzlemine bağlanmalıdır. PCB'nin her iki tarafında bir zemin düzlemine sahip olmak en iyisidir. Bu, toprak döngüsü hatalarını azaltır ve indüktör tarafından üretilen daha fazla EMI emerek gürültüyü azaltır. İkiden fazla katmana sahip çok katmanlı kartlar için, performansı artırmak amacıyla güç düzlemini (güç izlerinin ve bileşenlerin bulunduğu alan) ve sinyal düzlemini (geri besleme ve kompanzasyon bileşenlerinin bulunduğu alan) ayırmak için bir zemin düzlemi kullanılabilir. Çok katmanlı panolarda, izleri farklı düzlemlere bağlamak için viyadlar gerekir. İzin bir taraftan diğerine büyük bir akım taşıması gerekiyorsa, her 200mA akım için bir standart kullanmak iyi bir uygulamadır.
Bileşenleri, ilk akım döngüleri aynı yönde dönecek şekilde düzenleyin. Ana regülatörün nasıl çalıştığına bağlı olarak iki güç durumu vardır. Bir durum, açıklığın kapalı olduğu durumdur ve diğer durum, açıklığın açık olduğu durumdur. Her durum sırasında, o anda açık olan güç cihazı tarafından bir akım döngüsü oluşturulur. Güç cihazları, akım döngüsü her durumda aynı yönde iletilecek şekilde düzenlenir. Bu, iki yarım halka arasındaki izlerde manyetik alan ters dönüşlerini önler ve EMI emisyonlarını azaltır.
soğutma
Yüzeye monte güç IC'leri veya harici güç anahtarları kullanılırken, PCB genellikle bir ısı emici olarak kullanılabilir. Bu, cihazın ısıyı dağıtmasına yardımcı olmak için PCB üzerindeki bakır kaplı yüzeyi kullanmak içindir. PCB termal dağılımını kullanma hakkında bilgi için ilgili cihaz el kitabına bakın. Bu genellikle anahtarlama güç kaynağı tarafından eklenen soğutma cihazını kurtarabilir.
