Làm cách nào để xác định nhanh chóng vấn đề về công tắc nguồn điện?
Cái gọi là nguồn điện chuyển mạch đề cập đến nguồn điện sử dụng công nghệ năng lượng điện tử hiện đại để kiểm soát tỷ lệ thời gian mở ống công tắc và phần ống để duy trì điện áp đầu ra ổn định. Nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi thường bao gồm IC điều khiển điều chế độ rộng xung và MOSFET. Với sự phát triển của công nghệ điện tử công suất Phát triển và đổi mới, làm cho công nghệ cung cấp năng lượng chuyển mạch cũng không ngừng đổi mới. Tiếp theo, tôi sẽ giới thiệu một số biện pháp phòng ngừa trong quá trình thiết kế bộ nguồn chuyển mạch, đồng thời giới thiệu cách nhanh chóng tìm ra sự cố của bộ nguồn chuyển mạch khi có sự cố với bộ nguồn chuyển mạch.
Bố trí nguồn điện chuyển đổi
Bộ nguồn chuyển đổi là một loại nguồn điện sử dụng công nghệ điện tử công suất hiện đại để kiểm soát tỷ lệ thời gian bật và tắt để duy trì điện áp đầu ra ổn định. Bộ nguồn chuyển mạch thường bao gồm IC điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM) và MOSFET.
Bố cục rất quan trọng khi thiết kế bộ nguồn chuyển đổi tần số cao. Một cách bố trí tốt có thể giải quyết nhiều vấn đề với loại nguồn điện này. Các sự cố do cách bố trí thường biểu hiện ở dòng điện cao và rõ rệt hơn ở sự chênh lệch điện áp lớn giữa điện áp đầu vào và đầu ra. Một số vấn đề chính là giảm khả năng điều chỉnh ở dòng điện đầu ra lớn và/hoặc chênh lệch điện áp đầu vào/đầu ra lớn, thêm tiếng ồn ở dạng sóng đầu ra và khởi động cũng như tính không ổn định. Những vấn đề như vậy có thể được giảm thiểu bằng cách áp dụng một vài nguyên tắc đơn giản dưới đây.
cuộn cảm
Bộ nguồn chuyển mạch sử dụng cuộn cảm có EMI (Nhiễu điện từ) thấp với lõi ferit kín. Chẳng hạn như lõi điện tử tròn hoặc kín. Các lõi hở cũng có thể được sử dụng nếu chúng có đặc tính EMI thấp hơn và được đặt cách xa các dây và linh kiện công suất thấp. Nếu sử dụng lõi hở, bạn cũng nên để các cực của lõi vuông góc với PCB. Lõi thanh (lõi sTIck) thường được sử dụng để loại bỏ hầu hết các tạp âm không mong muốn.
lời phản hồi
Cố gắng giữ vòng phản hồi cách xa cuộn cảm và nguồn nhiễu. Đồng thời làm cho đường phản hồi càng thẳng và càng dày càng tốt. Đôi khi có sự cân bằng giữa hai cách tiếp cận này, nhưng việc giữ cho đường phản hồi cách xa EMI của cuộn cảm và các nguồn nhiễu khác là điều quan trọng hơn trong cả hai. Đặt đường phản hồi ở phía đối diện với cuộn cảm trên PCB và ngăn cách nó bằng một mặt phẳng nối đất ở giữa.
tụ lọc
Khi sử dụng một tụ lọc đầu vào gốm nhỏ, nó nên được đặt càng gần chân VIN của IC càng tốt. Điều này sẽ loại bỏ càng nhiều ảnh hưởng của điện cảm đường dây càng tốt, mang lại cho các đường dây IC bên trong nguồn điện áp sạch hơn. Một số thiết kế của bộ nguồn chuyển đổi yêu cầu sử dụng tụ điện chuyển tiếp nối từ đầu ra đến chân phản hồi, thường là vì lý do ổn định. Trong trường hợp này, nó cũng nên được đặt càng gần IC càng tốt. Sử dụng tụ điện gắn trên bề mặt cũng làm giảm chiều dài dây dẫn, do đó giảm nhiễu ghép vào ăng-ten hiệu dụng ( ăng-ten hiệu dụng ) do các thành phần xuyên lỗ gây ra.
đền bù
Nếu cần có các thành phần bù bên ngoài để ổn định, thì chúng cũng nên được đặt càng gần IC càng tốt. Các thành phần gắn trên bề mặt cũng được khuyến nghị ở đây vì những lý do tương tự đã thảo luận đối với tụ lọc. Các thành phần này cũng không được quá gần với cuộn cảm.
Dấu vết và máy bay mặt đất
Giữ tất cả các dấu vết nguồn điện (dòng điện cao) càng ngắn, thẳng và dày càng tốt. Trên PCB tiêu chuẩn, tốt nhất nên có chiều rộng tuyệt đối tối thiểu là 15mil (0.381mm) trên mỗi bộ khuếch đại. Cuộn cảm, tụ điện đầu ra và diode đầu ra phải càng gần nhau càng tốt. Điều này có thể giúp giảm EMI gây ra bởi việc chuyển đổi dấu vết nguồn điện khi dòng điện chuyển đổi lớn chạy qua chúng. Điều này cũng làm giảm độ tự cảm và điện trở của chì, giúp giảm xung nhiễu, tiếng chuông và tổn thất điện trở, có thể tạo ra lỗi điện áp. Tất cả các mặt đất, tụ điện đầu vào, tụ điện đầu ra và điốt đầu ra (nếu có) của IC phải được kết nối trực tiếp với một mặt phẳng nối đất. Tốt nhất là có một mặt phẳng nối đất ở cả hai mặt của PCB. Điều này làm giảm các lỗi vòng tiếp đất và hấp thụ nhiều EMI hơn do cuộn cảm tạo ra, do đó giảm tiếng ồn. Đối với các bo mạch nhiều lớp có nhiều hơn hai lớp, một mặt tiếp đất có thể được sử dụng để phân tách mặt phẳng nguồn (khu vực chứa các dấu vết nguồn và các thành phần) và mặt phẳng tín hiệu (khu vực chứa các thành phần phản hồi và bù) để cải thiện hiệu suất. Trên các bảng nhiều lớp, cần có vias để kết nối các dấu vết với các mặt phẳng khác nhau. Nếu dấu vết cần mang một dòng điện lớn từ bên này sang bên kia, thì tốt nhất là sử dụng một tiêu chuẩn qua mỗi 200mA dòng điện.
Sắp xếp các thành phần sao cho các vòng dòng ban đầu quay cùng chiều. Có hai trạng thái công suất tùy thuộc vào cách hoạt động của bộ điều chỉnh đầu. Một trạng thái là khi lỗ mở được đóng lại và trạng thái kia là khi lỗ mở đang mở. Trong mỗi trạng thái, một vòng lặp hiện tại được tạo bởi thiết bị nguồn hiện đang bật. Các thiết bị nguồn được sắp xếp sao cho dòng điện chạy theo cùng một hướng trong mỗi trạng thái. Điều này ngăn chặn sự đảo ngược từ trường trong các dấu vết giữa hai nửa vòng và giảm phát thải EMI.
làm mát
Khi sử dụng IC nguồn gắn trên bề mặt hoặc công tắc nguồn bên ngoài, PCB thường có thể được sử dụng làm bộ tản nhiệt. Điều này là sử dụng bề mặt đồng mạ trên PCB để giúp thiết bị tản nhiệt. Tham khảo sổ tay thiết bị cụ thể để biết thông tin về cách sử dụng tản nhiệt PCB. Điều này thường có thể tiết kiệm thiết bị làm mát được bổ sung bởi nguồn điện chuyển đổi.
