Quy tắc kỹ thuật và ứng dụng bố trí PCB cho nguồn điện chuyển mạch
Ngày nay, do sóng điện từ được tạo ra khi chuyển đổi nguồn điện ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các sản phẩm điện tử nên công nghệ bố trí PCB chính xác cho nguồn điện đã trở nên rất quan trọng.
Trong nhiều trường hợp, bộ nguồn được thiết kế hoàn hảo trên giấy có thể không hoạt động bình thường trong quá trình gỡ lỗi ban đầu do có nhiều vấn đề với cách bố trí PCB của bộ nguồn. Ví dụ, trong sơ đồ của nguồn điện chuyển mạch giảm dần trên thiết bị điện tử tiêu dùng, người thiết kế phải có khả năng phân biệt giữa các thành phần trong mạch điện và các thành phần trong mạch tín hiệu điều khiển trên sơ đồ mạch này. Tuy nhiên, nếu người thiết kế xử lý tất cả các thành phần trong bộ nguồn này như thể chúng là các thành phần trong mạch kỹ thuật số thì vấn đề có thể khá nghiêm trọng. Cách bố trí của bộ cấp nguồn công tắc PCB hoàn toàn khác với cách bố trí của mạch kỹ thuật số PCB. Trong bố trí mạch kỹ thuật số, nhiều chip kỹ thuật số có thể được sắp xếp tự động thông qua phần mềm PCB và các đường kết nối giữa các chip có thể được kết nối tự động thông qua phần mềm PCB. Bộ nguồn chuyển mạch được tạo ra bằng cách sắp chữ tự động chắc chắn sẽ không hoạt động bình thường. Vì vậy, các nhà thiết kế cần nắm vững và hiểu đúng các quy tắc kỹ thuật bố trí PCB để chuyển đổi nguồn điện.
Quy chuẩn kỹ thuật bố trí PCB của nguồn điện chuyển mạch
Điện dung của tụ gốm bypass không được quá lớn và độ tự cảm nối tiếp ký sinh của nó phải được giảm thiểu càng nhiều càng tốt. Kết nối song song của nhiều tụ điện có thể cải thiện đặc tính trở kháng tần số cao của tụ điện
Khi tần số hoạt động của tụ điện thấp hơn fo, trở kháng của điện dung Zc giảm khi tần số tăng; Khi tần số hoạt động của tụ điện cao hơn fo, trở kháng điện dung Zc sẽ giống như trở kháng điện cảm và tăng khi tần số tăng; Khi tần số hoạt động của tụ điện tiến tới fo, trở kháng của tụ điện bằng điện trở nối tiếp tương đương của nó (RESR).
Tụ điện thường có điện dung lớn và độ tự cảm nối tiếp tương đương lớn. Do tần số cộng hưởng thấp nên nó chỉ có thể được sử dụng để lọc tần số thấp. Tụ điện tantalum thường có điện dung lớn hơn và độ tự cảm nối tiếp tương đương nhỏ hơn nên tần số cộng hưởng của chúng cao hơn tần số cộng hưởng của tụ điện và có thể được sử dụng trong lọc tần số trung bình đến cao. Điện dung và độ tự cảm nối tiếp tương đương của tụ gốm nhìn chung rất nhỏ nên tần số cộng hưởng của chúng cao hơn nhiều so với tụ điện và tụ tantalum, vì vậy chúng có thể được sử dụng trong các mạch lọc và bỏ qua tần số cao. Do tần số cộng hưởng của tụ gốm điện dung nhỏ cao hơn tần số cộng hưởng của tụ gốm điện dung lớn
Khi chọn tụ điện bypass, không nên chỉ sử dụng tụ gốm có giá trị điện dung cao. Để cải thiện đặc tính tần số cao của tụ điện, nhiều tụ điện có đặc tính khác nhau có thể được kết nối song song để sử dụng. Hình 1 (a) cho thấy hiệu ứng trở kháng được cải thiện sau khi nhiều tụ điện có đặc tính khác nhau được mắc song song. Không khó để hiểu được tầm quan trọng của quy tắc bố cục này thông qua việc phân tích. Hình 1 (b) hiển thị các phương pháp nối dây khác nhau từ nguồn điện đầu vào (VIN) đến tải (RL) trên PCB. Để giảm ESL của tụ lọc (C), chiều dài dây dẫn của chân tụ phải được giảm thiểu càng nhiều càng tốt, đồng thời định tuyến từ VIN dương đến RL và từ VIN âm đến RL phải càng gần càng tốt.
