1، الحلقة الحرجة والعقد الحرجة لتحويل BUCK

بغض النظر عن نوع المحول، فإن مفتاح تصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو العثور على الدوائر الرئيسية والعقد الرئيسية لنظام الدائرة. إذن ما هي الدوائر الرئيسية والعقد الرئيسية لنظام الدائرة؟ بشكل عام، الحلقة ذات معدل تغير التيار الكبير di/dt والعقدة ذات معدل تغير الجهد الكبير dV/dt هي حلقات المفاتيح والعقد الرئيسية، والتي يجب إعطاؤها الأولوية في تصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

عند تشغيل وإيقاف الأنبوب العلوي لمحول BUCK، يتم عرض التيار والشكل الموجي لكل حلقة في الشكل 1.

(أ) الوسيلة الأفضل

(ب) 上管关断的电流回路

(ج)L1 وL2环路的电流波形

(د) 开关العقدةSW工作电压

(ه) باك 的工作电流环路

رقم 1: باك هونج كونج يستمتع باللعبة

إذا كان L1 يسمى حلقة الإدخال، فإن L2 يسمى حلقة الإخراج؛ يسمى المصدر S للأنبوب السفلي المتصل بأرضية مكثف الإدخال بأرضية الإدخال، ويسمى المصدر S للأنبوب السفلي المتصل بأرضية مكثف الإدخال والإخراج بأرضية الخرج. يمكن العثور على ما يلي:(1) التيار في

1) حلقة L1، بما في ذلك أرض الإدخال، هي شكل موجة تيار نبضي. الحافة الأمامية والحافة الخلفية لشكل الموجة الحالية لها معدل تغير تيار كبير جدًا di/dt.(2) تيار

2) دائرة L2، بما في ذلك أرض الخرج، تعادل التيار المباشر، ويتم فرض الموجة المثلثية المتناوبة ذات القيمة الأصغر من الذروة إلى الذروة. الحافة الأمامية والحافة الخلفية لشكل الموجة الحالية لها معدل تغير تيار أصغر di/dt.

لذلك، فإن حلقة الإدخال ذات معدل تغير تيار كبير جدًا di/dt، أي حلقة L1، بما في ذلك أرض الإدخال، هي مصدر التداخل لانبعاث المجال المغناطيسي القوي.

إذا نظرت إلى شكل موجة الجهد، فإن جهد الإدخال وجهد الخرج والدائرة الأرضية كلها جهود مستقرة، بينما ينتج جهد عقدة التبديل SW معدل تغير جهد كبير جدًا dV/dt أثناء عملية فتح الأنبوب العلوي والإغلاق، وهو مصدر التداخل لانبعاث المجال الكهربائي القوي.

2،متطلبات التصميم والتخطيط الأساسية لمحول BUCK PCB

وفقًا لمبدأ عمل محول BUCK، والخصائص الحالية لكل حلقة وخصائص الجهد لعقد التبديل، من السهل الحصول على المبادئ الأساسية لتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمحول BUCK:

(1) يجب أن تكون حلقة الإدخال L1، بما في ذلك أرض الإدخال، قصيرة قدر الإمكان، أي أن الطرف الموجب لمكثف الإدخال CIN يجب أن يكون أقرب ما يكون إلى المصرف D للأنبوب العلوي قدر الإمكان، والطرف الأرضي يجب أن يكون مكثف الإدخال CIN قريبًا من المصدر S للأنبوب السفلي قدر الإمكان. يجب أن تكون أسلاك الحلقة سميكة قدر الإمكان، وذلك لتقليل الحث الطفيلي للحلقة وتداخل المجال المغناطيسي.إذا لزم الأمر، ضع مكثفًا سيراميكيًا صغير الحجم للفصل على أقرب مسافة بين المصرف D للأنبوب العلوي والمصدر S للأنبوب السفلي.دائرة الإدخال قصيرة قدر الإمكان والأسلاك سميكة، مما يقلل من المقاومة الضالة وفقدان التوصيل، وهو مفيد لتبديد الحرارة.

(2) تحتوي حلقة الخرج L2، بما في ذلك أرض الخرج، على القليل من تداخل المجال المغناطيسي، ولكن تيار الخرج عادة ما يكون كبيرًا نسبيًا. من الضروري تقليل الحلقة قدر الإمكان، وجعل الأسلاك سميكة قدر الإمكان لتقليل المقاومة الضالة وفقدان التوصيل، وهو ما يساعد أيضًا على تبديد الحرارة وتحسين كفاءة النظام. إلى حد ما، يمكن أيضًا تقليل تداخل المجال المغناطيسي.

(3) يجب أن تكون مساحة عقدة التبديل SW صغيرة قدر الإمكان، وذلك لتقليل السعة الطفيلية للعقدة وتداخل المجال الكهربائي. مع ذلك، ينبغي تغطية هذه العقدة بطبقة نحاسية لتعزيز تبديد الحرارة في ترانزستور MOSFET للطاقة. لذلك، من الضروري تحقيق توازن بين تبديد الحرارة وتصميم تداخل انبعاث المجال الكهربائي (EMI)، وعند الضرورة، إضافة دائرة امتصاص لتقليل معدل تغير الجهد.

الاعتبارات الأخرى هي:

(4) يجب إبقاء جميع إشارات التغذية الراجعة والإشارات التناظرية الصغيرة بعيدًا عن الدوائر والعقد ذات التداخل الكبير المذكورة أعلاه، ويجب استخدام أسلاك أرق قدر الإمكان. لا تتدفق تيار التبديل تحت التحكم IC أو المحول. ينبغي توصيل إشارة أخذ العينات الحالية في Kevin، ويجب أن تكون شبكة مرشح RC لإشارة أخذ العينات الحالية قريبة من أطراف IC قدر الإمكان.

رقم 2: 电流取样信号

(5) يتم توصيل تأريض مكثفات الإدخال والإخراج بالمستوى الأرضي للطبقة السفلية أو الداخلية من خلال طرق متعددة. إذا كان الجزء السفلي من الجهاز يحتوي على غلاف نحاسي ذو خصائص التأريض الكهربائية، فيمكن أيضًا توصيله بالمستوى الأرضي للطبقة السفلية أو الداخلية من خلال فتحات متعددة لتعزيز تبديد الحرارة.

(6) يمكن لمصدر طاقة التيار المستمر وأرضي التيار المستمر، المكافئين لأرضي التيار المتردد، حماية إشارات التداخل، لذلك لا تقسمها قدر الإمكان. إذا كان التجزئة أمرًا لا مفر منه، فقم بتقليل عدد وطول خطوط الإشارة قدر الإمكان، وعزل الإشارات الصغيرة عن طائرات الإشارة الكبيرة بواسطة التيار المتردد قدر الإمكان.

(7) يجب أن تكون حلقة محرك بوابة MOSFET للطاقة قصيرة قدر الإمكان، ويجب استخدام الأسلاك المتوازية. تم توصيل المصدر D والصرف S لـ MOSFET بالنحاس قدر الإمكان، كما هو موضح في الشكل 3.

(أ) المؤهلات (ب) المؤهلات 

رقم 3: جهاز MOSFET

(8) نظام إمداد الطاقة للوحة مكونة من طبقتين، الطبقة العليا هي طبقة المكون وحلقة الطاقة، والطبقة السفلية هي الإشارة الصغيرة وطبقة المستوى الأرضي. لوح ذو 4 طبقات أو 6 طبقات، يمكن اعتماد المخطط التالي.

الجدول 1:4 سنواتكلطبقةتوزيع

الجدول 2:6 سنواتكلطبقةتوزيع

3،مثال على تخطيط تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمحول BUCK

3.1مخطط منفصل

تعتمد الأنابيب العلوية والسفلية على MOSFET ذات الطاقة المنفصلة، وهناك تخطيطان شائعان للأنابيب العلوية والسفلية:

(1) الأنبوب العلوي والأنبوب السفلي أفقي وعمودي بزاوية 90 درجة، كما هو موضح في الشكل 4؛

(2) يتم ترتيب الأنبوب العلوي والأنبوب السفلي أفقيًا، كما هو موضح في الشكل 5.

المبدأ الأساسي هو: أولاً قم بوضع دائرة الطاقة الرئيسية، وخاصة مكثف الإدخال ودائرة MOSFET للطاقة، ثم قم بوضع دائرة المحث ومكثف الإخراج، مع مراعاة تقسيم أرض الطاقة وأرض الإشارة الصغيرة؛ أخيرًا، على الجانب الأرضي للإشارة الصغيرة، ضع خطوط الإشارة ذات الصلة.

(أ) 优化布局

(ب) 较差布局

رقم 4: أفضل ما في الأمر هو الحصول على باك باك

التخطيطين في الشكل. 4، حلقة الإدخال وأرض الإدخال في الشكل. في الشكل 4 (أ) أصغر بكثير من تلك الموجودة في الشكل. 4(ب)، وبالتالي فإن التخطيط في الشكل. 4 (أ) هو الأمثل.

(أ) 顶层布局

(ب) 高频电容

(ج) المؤهلات العلمية

رقم 5: أفضل ما في الأمر هو باك باك

في تخطيط الشكل 5، Cin بعيد، وحلقة الإدخال وأرضية الإدخال كبيرة نسبيًا، ولكن هذا التخطيط مناسب للاتصال المتوازي متعدد الأنابيب، ويمكن تقليل الحلقة الحالية لدائرة BUCK عن طريق إضافة تردد عالي مكثف مرشح على الجزء الخلفي من ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

3.2 مخطط التكامل

يشير مخطط التكامل إلى محول BUCK IC الذي يدمج الأنبوب العلوي والأنبوب السفلي. تأتي التصميمات التالية من التخطيط الموصى به في أوراق بيانات الأجهزة الخاصة ببعض الشركات المصنعة والتصميمات الفعلية لبعض مهندسي العملاء.

المبدأ الأساسي هو نفسه كما هو مذكور أعلاه: قم أولاً بوضع دائرة الطاقة الرئيسية، وخاصة مكثف الإدخال والدائرة الأرضية IC، ثم قم بوضع مكثف الإخراج، مع الأخذ في الاعتبار تقسيم أرض الطاقة وأرض الإشارة الصغيرة؛ أخيرًا، على الجانب الأرضي للإشارة الصغيرة، ضع خطوط الإشارة ذات الصلة.

 (أ) 1

 (ب) 2

(ج) 3

رقم 6: SOT23 لوحة PCB

وفقا لطريقة التحليل في الشكل. 4، المسارات الحالية للأنبوب العلوي داخل وخارج الشكل. تم رسم 6 على التوالي، ويمكن العثور على ما يلي:

(1) المسار الحالي في الشكل. يجب أن يمر الشكل 6(أ) عبر الجزء السفلي من الدائرة المتكاملة ويعود إلى أرض مكثف الإدخال الموجود بالأسفل. المسار الحالي طويل، ويجب أيضًا تقسيم أرض الطاقة (منطقة الزاوية اليسرى العليا من دبوس GND الخاص بـ IC) وأرض الإشارة الصغيرة (المنطقة اليمنى من دبوس GND الخاص بـ IC) بشكل صارم. الميزة هي أن عقدة التبديل SW متصلة مباشرة بالمحث الموجود في الطابق العلوي.

(2) المسار الحالي في الشكل 6 (ب) هو الأقصر، ويتم تقسيم أرض الطاقة (منطقة الزاوية اليسرى العليا PGND لمنفذ GND الخاص بـ IC) وأرض الإشارة الصغيرة (المنطقة اليمنى SGND لمنفذ GND الخاص بـ IC) بشكل صارم ، كما هو مبين في الشكل 7. العيب هو أن عقدة التبديل SW متصلة بالمغوي من خلال فتحة عبر.

الشكل 7:SOT23 2 电 路 径

(3) في الشكل. كما هو مبين في الشكل 6 (ج)، فإن المكونات القريبة من الطرف الأيمن لدائرة IC، والمقاوم والمكثف المتصلين بدبوس BOOT تجعل تأريض مكثف الخرج لا يعود مباشرة إلى طرف GND الخاص بدائرة IC. توجد دائرتان للتوصيل بين أرضي مكثف الخرج ومنفذ GND الخاص بدائرة IC: إحداهما عبر فتحة التوصيل الموجودة في الجزء السفلي من دائرة IC، وفتحة التوصيل بالقرب من أرضية مكثف الخرج، والمستوى الأرضي في الأسفل لتشكيل دائرة اتصال؛ والآخر هو تأريض مكثف الخرج، والذي يتم لفه من أسفل الدائرة المتكاملة إلى طرف GND الخاص بدائرة IC وتأريض مكثف الإدخال من خلال الطبقة النحاسية العلوية.في تصميم التخطيط هذا، يكون المسار الحالي هو الأطول، ولا يتم تقسيم أرض الطاقة وأرض الإشارة الصغيرة، ويتم توصيل عقدة التبديل SW بالمحث من خلال الفتحة عبر، وبالتالي فإن تصميم التخطيط ضعيف.يوجد في الجزء السفلي من جهاز SOT23 غلاف نحاسي مؤرض بخصائص كهربائية. على اللوحة المقابلة لثنائي الفينيل متعدد الكلور، يمكن وضع فتحات متعددة، والتي يمكن توصيلها بالمستوى الأرضي للطبقة السفلية أو الطبقة الداخلية لتعزيز تبديد الحرارة. كما هو مبين في الشكل 8، في ظل الظروف المسموح بها، وضع أكبر عدد ممكن من فيا، وينبغي اختيار قطر فيا بشكل مناسب لضمان أنه بعد اللحام، لن يتسرب أي قصدير وسوف يملأ القصدير فيا.

 الشكل 8:لوحة المفاتيح SOT23 ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يسرد الشكل 9 العديد من تخطيطات تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لحزمة SO8. يمكن للأطراف المهتمة تحليل مزاياها وعيوبها وفقًا للطرق المذكورة أعلاه.

(أ) 1

 (ب) 2

(ج) 3

الصورة 9: لوحة المفاتيح SO8 للوحة PCB

إخلاء المسؤولية: تم نسخ هذه المقالة من "Songge Power Supply" لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة الطبع. وفي حالة وجود أي مخالفة يرجى التواصل معنا لحذفها.