Снижение электромагнитных излучений в импульсных преобразователях путем корректной разводки печатной платы.Часть третья
Подытожим данные рассуждения в виде рекомендаций по разводке печатной платы (похожие рекомендации по проектированию печатной платы встречаются в подробной документации на импульсные преобразователи):
1. Размещение и разводка печатных проводников силовых компонентов. Начните с установки ключевых транзисторов VT1 и VT2, индуктивности L, а также входных и выходных конденсаторов Свх и Свых. Их необходимо расположить таким образом, чтобы мини-
мизировать расстояние между ними, в особенности подключение к общей цепи VT2, Свх и Свых, а также соединение Свх и VT1. Далее необходимо в верхнем слое разместить проводящие области для сильноточного общего, входного, выходного и LX-узлов и подвести к ним печатные проводники в верхнем слое с использованием коротких и широких дорожек.
2. Размещение и разводка компонентов с низкоуровневыми сигналами. Интегральная схема контроллера должна быть размещена как можно более близко к ключевым транзисторам. Компоненты с низкоуровневыми сигналами размещаются на другой стороне контроллера. Высокоим-педансные узлы должны быть малыми и как можно дальше отнесены от узла LX. Создайте проводящую область аналогового общего в приемлемом слое и соедините его с сильноточным общим в одной точке.
Описанная выше методика проиллюстрирована ниже.
MAX1954 — недорогая интегральная схема ШИМ-контрол-лера с токовым режимом преобразования, ориентированная на пользовательские, телекоммуникационные и промышленные электронные устройства. На рисунке 2 показана схема оценочного набора MAX1954, а рисунке 3 показана разводка его печатной платы. Данный преобразователь характеризуется нагрузочной способностью 5 А. Набор может питаться от низковольтной ^вх) или высоковольтной распределительной (VHSD) шин.
Начнем с поиска сильноточных компонентов: спаренная ключевая транзисторная сборка N1, индуктивность L1, входной конденсатор С3 и выходной конденсатор С5. Расположение С3 очень критично; он должен быть как можно ближе и параллельно стоку верхнего МОП-транзистора и истоку нижнего МОП-транзистора. Это необходимо выполнить ввиду присутствия высокочас-
тотных импульсных выбросов тока, вызванных восстановительным зарядом встроенного диода нижнего МОП-транзистора во время включения верхнего МОП-транзистора. Эти элементы расположены в правой части разводки печатной платы. Все подключения выполнены в верхнем слое (показаны красным цветом). Узел LX в верхнем правом углу расположен непосредственно над системным общим слоем и поэтому экранирован от узлов небольшой площади VHSD и PGND в верхнем слое.
Низкоуровневые сигналы и связанные с ними компоненты размещены на левой стороне платы. Расположение выводов контроллера MAX1954 упрощает разделение низкоуровневых сигналов от сильноточных цепей. Контроллер U1 размещен между низкоуровневыми сигналами и сильноточной областью. Дорожка, соединяющая R1 и R2, является узлом обратной связи, поэтому, сделана тонкой. Тонкой дорожкой также выполнен узел компенсации (С7, С8 и R3). Аналоговый общий слой является средним и содержит сквозные металлизированные отверстия для соединения с компонентами, однако, в целях повышения читабельности сделан невидимым.
Сильноточный и слаботочный аналоговый общие слои разделены на печатной плате, и на схеме также обозначены разными символами. Верхняя область сильноточного общего, аналоговый общий слой и площадка подключения системного питания соединены вместе в нижнем правом углу.
В узле коммутации под влиянием паразитных индуктивности и емкости будут формироваться высокочастотные (40...100 МГц) колебания, которые могут вызвать ЭМИ. Подавить данные колебания может простая демпфирующая RC-цепь, установленная параллельно каждому МОП-транзистору. Для демпфирования колебаний на выводе VLX под влиянием нарастающего фронта необходимо добавить RC-демпфер параллельно нижнему МОП-транзистору. По аналогии, для демпфирования колебаний на выводе VLX, вызванных спадающим фронтом, необходимо добавить RC-де-мпфер параллельно верхнему МОП-транзистору. В связи с тем, что установка дополнительных демпфирующих элементов увеличивает стоимость, применять их нужно только при необходимости. Правильно подобранный RC-демпфер существенно не ухудшает эффективность преобразования, т.к. запасенная в паразитных элементах энергия так или иначе рассеивается в схеме, а при установке демпфера данный процесс всего лишь затягивается.
Примечание:
Рассмотренные рекомендации применимы также и к повышающему преобразователю, если поменять местами входное и выходное напряжения.
|
