. Электрическая конструкция устройства и точки монтажа - CARLACCI TRADING CO.LIMITED

Электрическая конструкция устройства и точки монтажа

9/19/2024 6:09:34 PM

В дизайне питания тщательная компоновка и проводка имеют решающее значение для достижения отличного дизайна, оставляя достаточно места для размера, точности и эффективности, чтобы избежать проблем в производстве. Мы можем использовать многолетний опыт испытаний, а также опыт, накопленный инженерами по компоновке, чтобы завершить производство монтажных плат.

Эффективность продуманного дизайна
Дизайн может показаться без проблем с чертежами (то есть с точки зрения принципиальных диаграмм) и даже во время моделирования, но реальные испытания на самом деле происходят после макета, изготовления PCB и прототипирования стресс - тестов путем загрузки схемы. В этой части используются реальные примеры дизайна, которые описывают некоторые методы, чтобы помочь избежать ловушки. Мы представим несколько важных концепций, которые помогут избежать недостатков дизайна и других ловушек, чтобы избежать необходимости перепроектировать и / или переработать PCB в будущем. На рисунке 1 показано, как в отсутствие тщательных испытаний и анализа остаточного объема может произойти резкое увеличение затрат после того, как конструкция поступит в производство.


Когда возникают проблемы с монтажными платами, стоимость может быстро расти.


Энергетический бюджет

Вы должны обратить внимание на системы, которые работают так, как ожидалось в нормальных условиях, но не могут работать так, как ожидалось, когда начинается полный режим или нестабильные данные (после устранения шума и помех).

При выходе из каскадной фазы избегайте ситуаций ограничения потока. На рисунке 2 показано типичное каскадное применение: (A) показана конструкция, состоящая из стабилизатора давления ADP5304 (PSU1), который генерирует 3,3 В питания с током до 500 мА. Для повышения эффективности проектировщикам следует разделить рельсы 3,3 В вместо входного источника питания 5 В. Выход 3.3 V был дополнительно отключен для питания PSU2 (LT1965), стабилизатора LDO, предназначенного для дальнейшего снижения напряжения до 2,5 В и ограничения максимального выходного тока до 1,1 А в соответствии с требованиями 2,5 В - схем и IC на пластине.

В этой системе есть некоторые типичные скрытые проблемы. Он может нормально функционировать в нормальных условиях. Но проблема возникает, когда система инициализируется и начинает работать на полной скорости - например, когда микропроцессор и / или ADC начинают высокоскоростной отбор проб. Поскольку нет стабилизатора напряжения, способного генерировать на выходе напряжение выше, чем на входном конце, на рисунке 2a максимальная мощность VOUT1 (P = VxI), используемая для питания объединенных цепей VOUT1 и VOUT2, составляет 1,65 Вт, что дает это значение при условии, что эффективность составляет 100%, но фактическая мощность ниже этого значения из - за потерь в процессе питания. Предположим, что максимальная доступная мощность орбиты питания 2,5 В составляет 2,75 Вт. Если цепь пытается получить столько мощности, но это требование не выполняется, возникает нерегулярное поведение, когда PSU1 начинает ограничивать поток. Электрический ток может начать ограничивать ток из - за PSU1, и, что еще хуже, некоторые контроллеры полностью отключаются из - за перенапряжения.

Если рисунок 2a выполнен после успешного устранения неисправности, может потребоваться более мощный контроллер. В идеале его можно заменить устройствами, совместимыми с выводами и более высоким током; В худшем случае потребуется полностью переработать и изготовить PCB. Потенциальные задержки в планировании проекта можно было бы избежать, если бы бюджет мощности рассматривался до начала этапа концептуального проектирования (см. рисунок 1).

Рассматривая это, сначала создайте реальный бюджет мощности, а затем выберите контроллер. Включает в себя все необходимые силовые рельсы: 2,5 В, 3,3 В, 5 В и так далее. Включает в себя все растягивающие сопротивления, дискретные устройства и IC, которые потребляют мощность каждого рельса. Используйте эти значения для работы в обратном направлении, чтобы оценить источник питания, который вам нужен, как показано на рисунке 2b. Используйте инструменты проектирования систем дерева, такие как LtpowerPlanner (рисунок 3), чтобы легко создать дерево, которое поддерживает требуемый бюджет мощности.

Избегайте дефектов конструкции ограничения тока в дереве электроэнергии.

Дерево питания LtpowerPlanner.

Раскладка и проводка
Правильная компоновка и проводка позволяют избежать сжигания орбиты из - за неправильной ширины маршрута, неправильного проходного отверстия, недостаточного количества выводов (разъемов), неправильного размера точки контакта и т. Д. Это приводит к ограничению тока. В следующих разделах представлены некоторые интересные моменты, а также несколько навыков проектирования PCB.

Соединительные устройства и штуцеры
Расширяя общий ток в примере, показанном на рисунке 2, до 17А, проектировщики должны учитывать электрическую пропускную способность выводов, как показано на рисунке 4. Как правило, пропускная способность выводов или контактных точек зависит от нескольких факторов, таких как размер выводов (площадь контакта), металлический состав и т. Д. Типичный перфорированный выпуклый соединительный штырь диаметром 1,1 мм имеет ток около 3 А. Если требуется 17 А, убедитесь, что ваша конструкция имеет достаточное количество выводов, чтобы справиться с общей пропускной способностью. Это может быть легко достигнуто путем увеличения пропускной способности каждого проводника (или контакта) и сохранения некоторого запаса безопасности, так что его пропускная способность превышает общее потребление тока в цепи PCB. В данном случае для достижения 17А требуется шесть выводов (с запасом 1А). Для V CC и GND требуется 12 выводов. Чтобы уменьшить количество контактов, можно рассмотреть возможность использования розетки питания или большего контакта.

Проводка
Используйте доступные онлайн - инструменты PCB, чтобы помочь определить электрическую мощность макета. Одна унция медного ПХБ шириной 1,27 мм имеет пропускную способность около 3 А, а при ширине рельса 3 мм - около 5 А. Необходимо также оставить некоторый запас, поэтому ширина рельсов 20А должна достигать 19 мм (около 20 мм) (обратите внимание, что в данном случае не учитывается влияние повышения температуры). Как видно из рисунка 4, ширина рельса 20 мм не может быть достигнута из - за пространственных ограничений PSU и системных схем. Простым решением этой проблемы является использование многослойных PCB. Уменьшите ширину проводки до (например) 3 мм и скопируйте эти провода на все слои в PCB, чтобы убедиться, что сумма проводов (во всех слоях) может достигать пропускной способности не менее 20 А.

Физический контакт и электрическая мощность.

Переперфорация и соединение
На рисунке 5 показан пример перфорации, которая соединяет несколько слоев питания PCB контроллера. Если вы выбираете перфорацию 1А, но для этого требуется ток 2А, ширина рельса должна быть в состоянии переносить ток 2А, а перфорационное соединение должно быть способно обрабатывать этот ток. Пример, показанный на рисунке 5, требует по крайней мере двух перфораций (предпочтительно трех, если пространство позволяет) для подключения тока к энергетическому слою. Эта проблема часто игнорируется и обычно используется только одно отверстие для соединения. После того, как соединение будет завершено, это отверстие будет использоваться в качестве предохранителя, который расплавится и отключится от источника питания, подключенного к соседнему слою. Плохо спроектированные поздние стадии перфорации трудно улучшить и решить, потому что расплавленные перфорации трудно заметить или покрыты другими устройствами.

Переперфорированное соединение


Обратите внимание на следующие параметры перфорации и рельсов PCB: ширина рельса, размер перфорации и электрические параметры зависят от нескольких факторов, таких как покрытие PCB, слой маршрутизации, рабочая температура и т. Д. Эти факторы в конечном итоге влияют на пропускную способность. Предыдущие методы проектирования PCB не учитывали эти зависимости, но дизайнеры должны были заметить их при определении параметров макета. В настоящее время многие ПХБ - рельсы / перфораторы доступны в режиме онлайн. После того, как проектировщик завершит разработку схемы, лучше всего проконсультироваться с производителем PCB или инженером по компоновке.

Избегать перегрева
Существует много факторов, которые могут привести к нагреванию, таких как оболочка, воздушный поток и т. Д. Но в этом разделе в основном описывается открытый сварочный диск. Контроллеры с открытым сварочным диском, такие как LTC3533, ADP5304, ADP2386, ADP5054 и т. Д. При правильном подключении к монтажной плате их тепловое сопротивление будет ниже. В общем, если мощность контроллера IC MOSFET помещается в голую пластину (т. е. цельную пластину), сварочный диск IC обычно наружен для рассеивания тепла. Если преобразователь IC работает с внешней мощностью MOSFET (для контроллера IC), то контроллер IC обычно не требует использования внешнего сварного диска, поскольку его основной источник тепла (мощность MOSFET) находится за пределами IC.

Обычно эти открытые сварочные диски должны быть сварены на сварном полу PCB, чтобы быть эффективными. В зависимости от IC, есть некоторые исключения, и некоторые контроллеры укажут, что они могут быть подключены к изолированной области PCB сварочного диска для охлаждения в качестве радиатора. Если вы не уверены, обратитесь к таблице данных о компонентах.

Когда вы соединяете открытый сварочный диск с плоскостью PCB или изолированной областью, (а) убедитесь, что эти отверстия (многие из которых выстроены в массивы) соединены с плоскостью земли для охлаждения (теплопередачи). Для многослойных пластов ПХД рекомендуется соединить все слои под сварным диском с помощью перфорации.

Обратите внимание, что обсуждение открытых сварочных дисков связано с контроллером. Использование открытых сварочных дисков в других IC может потребовать очень разных методов обработки.

Выводы и резюме
Конструкция источника питания с низким уровнем шума, который не влияет на системные схемы из - за сжигания рельсов или пробоин, является сложной задачей с точки зрения затрат, эффективности, действенности и размера площади PCB. В этой статье подчеркиваются некоторые области, которые дизайнеры могут игнорировать, такие как использование анализа бюджета мощности для построения дерева мощности для поддержки всех задних нагрузок.

Принципиальная схема и моделирование - это только первый шаг в проектировании, за которым следуют осторожные методы позиционирования и маршрутизации устройства. Перепористость, рельсы и пропускная способность должны соответствовать требованиям и оцениваться. Если в положении интерфейса присутствует шум переключателя или шум переключателя достигает силового штуцера IC, то схема системы может быть ненормальной и ее трудно изолировать и устранить неисправность.




Предыдущий:Данные отсутствуют

Следующий:Значение индуктивности мощности схемы BUCK, инженер TI ошибается?

Домой

Домой

Продукты

Продукты

Телефон

Телефон

О нас

О нас