Anahtarlamalı Güç Kaynakları için PCB Yerleşiminin Teknik Kuralları ve Uygulamaları
Günümüzde, anahtarlamalı güç kaynaklarının oluşturduğu ve elektronik ürünlerinin normal çalışmasını etkileyen elektromanyetik dalgalar nedeniyle, güç kaynakları için doğru PCB yerleşim teknolojisi çok önemli hale gelmiştir.
Çoğu durumda, kağıt üzerinde mükemmel tasarlanmış bir güç kaynağı, güç kaynağının PCB düzenindeki birçok sorun nedeniyle ilk hata ayıklama sırasında düzgün çalışmayabilir. Örneğin, bir tüketici elektroniği cihazındaki kademeli anahtarlamalı güç kaynağının şematik diyagramında, tasarımcının güç devresindeki bileşenler ile bu devre şemasındaki kontrol sinyali devresindeki bileşenler arasında ayrım yapabilmesi gerekir. Ancak tasarımcı bu güç kaynağındaki tüm bileşenlere sanki dijital devrenin bileşenleriymiş gibi davranırsa sorun oldukça ciddi olabilir. Anahtar güç kaynağı PCB'sinin düzeni dijital devre PCB'sinden tamamen farklıdır. Dijital devre yerleşiminde birçok dijital çip PCB yazılımı aracılığıyla otomatik olarak düzenlenebilir ve çipler arasındaki bağlantı hatları PCB yazılımı aracılığıyla otomatik olarak bağlanabilir. Otomatik dizgi ile üretilen switch güç kaynağı kesinlikle düzgün çalışmayacaktır. Bu nedenle tasarımcıların güç kaynaklarını değiştirmek için doğru PCB düzeni teknik kurallarına hakim olmaları ve anlamaları gerekir.
Anahtarlamalı güç kaynağının PCB düzeni için teknik kurallar
Baypas seramik kapasitörünün kapasitansı çok büyük olmamalı ve parazitik seri endüktansı mümkün olduğunca en aza indirilmelidir. Birden fazla kapasitörün paralel bağlanması, kapasitörlerin yüksek frekans empedans özelliklerini iyileştirebilir
Bir kapasitörün çalışma frekansı fo'nun altında olduğunda, kapasitans empedansı Zc frekansın artmasıyla azalır; Kapasitörün çalışma frekansı fo'nun üzerinde olduğunda, kapasitans empedansı Zc endüktans empedansı gibi olacak ve frekans arttıkça artacaktır; Bir kapasitörün çalışma frekansı fo'ya yaklaştığında, kapasitörün empedansı eşdeğer seri direncine (RESR) eşittir.
Elektrolitik kapasitörler genellikle büyük bir kapasitansa ve büyük bir eşdeğer seri endüktansa sahiptir. Düşük rezonans frekansı nedeniyle yalnızca düşük frekanslı filtreleme için kullanılabilir. Tantal kapasitörler genellikle daha büyük kapasitansa ve daha küçük eşdeğer seri endüktansa sahiptir, bu nedenle rezonans frekansları elektrolitik kapasitörlerden daha yüksektir ve orta ila yüksek frekanslı filtrelemede kullanılabilir. Seramik kapasitörlerin kapasitansı ve eşdeğer seri endüktansı genellikle çok küçüktür, bu nedenle rezonans frekansları elektrolitik kapasitörlerden ve tantal kapasitörlerden çok daha yüksektir, bu nedenle yüksek frekanslı filtreleme ve bypass devrelerinde kullanılabilirler. Küçük kapasitanslı seramik kapasitörlerin rezonans frekansının büyük kapasitanslı seramik kapasitörlerden daha yüksek olması nedeniyle
Bypass kondansatörlerini seçerken yüksek kapasitans değerlerine sahip seramik kondansatörlerin kullanılması önerilmez. Kapasitörlerin yüksek frekans özelliklerini geliştirmek amacıyla, farklı özelliklere sahip birden fazla kapasitör paralel olarak bağlanarak kullanılabilir. Şekil 1(a), farklı özelliklere sahip birden fazla kapasitörün paralel bağlanmasından sonra gelişen empedans etkisini göstermektedir. Bu yerleşim kuralının önemini analiz yoluyla anlamak zor değildir. Şekil 1 (b), bir PCB üzerindeki giriş gücünden (VIN) yüke (RL) kadar farklı kablolama yöntemlerini gösterir. Filtre kondansatörünün (C) ESL'sini azaltmak için kondansatör pininin uç uzunluğu mümkün olduğu kadar en aza indirilmeli, VIN pozitiften RL'ye ve VIN negatiften RL'ye yönlendirme mümkün olduğunca yakın olmalıdır.
