Как выбрать регуляторы для проектирования печатных плат
Если вы не работаете с чисто переменной системой, ваша печатная плата должна получать стабильное постоянное напряжение для правильной работы. Схема регулятора напряжения обеспечивает необходимое постоянное напряжение с фиксированной величиной, даже если входное напряжение (линия) или выходной ток (нагрузка) изменяются. Некоторые схемы более чувствительны к колебаниям напряжения, чем другие, и некоторые линии электропитания более шумные, чем другие. Любой разработчик должен понимать, как выбрать правильный регулятор напряжения для своей платы. Давайте рассмотрим различные типы регуляторов постоянного тока и пройдемся по некоторым факторам, которые следует учитывать при выборе регулятора напряжения.
Важные параметры для выбора регуляторов
Один из вопросов, который я часто вижу на форумах, — как выбрать регулятор напряжения для различных приложений. На этот вопрос нет единого ответа. Вы должны учитывать следующие характеристики при поиске регулятора напряжения; обратите внимание, что эти аспекты применимы как к линейным, так и к импульсным регуляторам:
Выходное напряжение
Если вам нужен повышающий регулятор, то вам придется использовать импульсный регулятор в конфигурации boost. Если вы используете несколько источников в системе, обычно один регулятор используется для каждого источника. Регуляторы обычно обеспечивают фиксированное выходное напряжение, хотя на рынке доступны некоторые регуляторы, которые можно использовать с некоторыми регулируемыми настройками.
Эффективность против шума
Импульсные регуляторы обеспечивают более высокую эффективность, чем линейные регуляторы, но они генерируют больше шума. Ненужный электронный шум может мешать другим схемам, когда регулятор выдает высокий ток. Если вы хотите, чтобы ваш продукт вышел на рынок, может быть сложнее получить сертификацию EMC. Если другие схемы на вашей плате чувствительны (например, чисто аналоговые компоненты), то лучше выбрать линейный регулятор.
Выбор регулятора с высокими потерями мощности может сделать почти невозможным достижение целей по эффективности. Линейные регуляторы менее шумные, но они очень неэффективны (за исключением LDO), что означает, что часть мощности преобразуется в тепло. Если ваш регулятор будет работать при высоком токе, вы должны включить радиаторы на плате. Если у вас нет места на плате для радиатора или если рассеивание мощности вызывает беспокойство, то импульсный регулятор может быть лучшим вариантом.
Переходная характеристика
Когда выходной ток быстро изменяется, возникает небольшой всплеск на выходе. Регулятор напряжения требует некоторого времени, прежде чем он вернется к тому же напряжению. Это называется переходной характеристикой. Переходная характеристика обычно является функцией выходной емкости и тока нагрузки. Быстрая переходная характеристика гарантирует, что регулятор может обеспечить необходимую мощность. Проверьте технические характеристики ваших компонентов и найдите рекомендуемый байпасный конденсатор, который следует включить на выходе регулятора.
Размещение каждого блока схемы
Теперь, когда мы видим общую архитектуру системы, мы можем понять, как расположить каждый блок схемы в импульсном источнике питания и в общей системе, чтобы обеспечить низкий уровень ЭМИ и безопасность. Подумайте о всей блок-схеме при создании макета вашей печатной платы:
Размещение по секциям: Как и другие платы с несколькими функциональными блоками, постарайтесь разместить плату источника питания по секциям. Это можно сделать линейно, продвигаясь от входа к выходу в блок-схеме.
Планируйте размещение с обратной связью: Иногда, например, в прецизионных регуляторах высокого тока, у вас будет некоторая обратная связь между секциями. Используйте оптроны для преодоления зазора по земле между каждой секцией.
Следуйте путям возврата земли: Если есть какое-либо универсальное руководство в проектировании печатных плат, то это, вероятно, «следуйте пути возврата земли». Для источников питания это критически важно для выявления мест, где могут развиваться токи общего режима, и для обеспечения низкой индуктивности петли в каждом разделе питания.
Обратите внимание на шины высокого тока и высокого напряжения: Проектирование для высокого напряжения и высокого тока иногда смешивается. Максимальная потенциальная разница между двумя проводниками определит их минимальное расстояние (см. IPC-2221), а ток, который проводник несет, определит его требуемую ширину для обеспечения низкой температуры (см. IPC-2152 для внутренних или внешних слоев).
Попробуйте связаться с Auspi, если вам нужна дополнительная информация или помощь. Auspi в проектировании печатных плат, компоновке печатных плат, производстве печатных плат, сборке печатных плат, сборке коробок, и управлении цепочками поставок с 2003 года.
