Jak vybrat regulátory pro návrh PCB

Pokud nepracujete s čistě AC systémem, vaše PCB bude potřebovat přijímat stabilní DC napětí, aby správně fungovala. Obvod regulátoru napětí poskytuje potřebné DC napětí s pevnou velikostí, i když se vstupní napětí (linka) nebo výstupní proud (zátěž) změní. Některé obvody jsou citlivější na kolísání napětí než jiné a některé napájecí linky jsou hlučnější než jiné. Každý návrhář by měl rozumět tomu, jak vybrat správný regulátor napětí pro svou desku. Podívejme se na různé typy DC regulátorů a projděme si některé faktory, které je třeba zvážit při výběru regulátoru napětí.

Důležité parametry pro výběr regulátorů

Jedna otázka, kterou často vidím na fórech, je, jak vybrat regulátor napětí pro různé aplikace. Na tuto otázku neexistuje jedna odpověď. Při hledání regulátoru napětí byste měli zvážit následující charakteristiky; mějte na paměti, že tyto aspekty platí jak pro lineární, tak pro spínací regulátory:

Výstupní napětí

Pokud potřebujete regulátor pro zvýšení napětí, budete muset použít spínací regulátor v konfiguraci boost. Pokud používáte v systému více napájení, obvykle se pro každé napájení používá jeden regulátor. Regulátory obvykle poskytují pevné výstupní napětí, i když na trhu existují některé regulátory, které můžete použít s nastavitelnými parametry.

Účinnost vs. šum

Spínací regulátory poskytují vyšší účinnost než lineární regulátory, ale generují více šumu. Zbytečný elektronický šum může rušit jiné obvody, když regulátor dodává vysoký proud. Pokud chcete, aby váš produkt dosáhl na trh, může být obtížnější získat EMC certifikaci. Pokud jsou jiné obvody na vaší desce citlivé (např. čistě analogové komponenty), je lepší zvolit lineární regulátor.

Výběr regulátoru s vysokými ztrátami energie může téměř znemožnit dosažení cílů účinnosti. Lineární regulátory jsou méně hlučné, ale jsou velmi neúčinné (s výjimkou LDO), což znamená, že část energie se přemění na teplo. Pokud váš regulátor poběží na vysoký proud, měli byste na desku zahrnout chladiče. Pokud nemáte na desce místo pro chladič nebo pokud je problémem rozptyl energie, může být spínací regulátor lepší volbou.

Přechodová odezva

Když se výstupní proud rychle změní, dojde k malému špičkovému napětí na výstupu. Regulátor napětí potřebuje nějaký čas, než se vrátí na stejné napětí. To se nazývá přechodová odezva. Přechodová odezva je obvykle funkcí výstupní kapacitance a zatěžovacího proudu. Rychlá přechodová odezva zajišťuje, že regulátor může dodat požadovaný výkon. Zkontrolujte datové listy komponentů a podívejte se na doporučený bypass kondenzátor, který byste měli zahrnout na výstup regulátoru.

Rozložení jednotlivých bloků obvodu

Nyní, když vidíme celkovou architekturu systému, můžeme si udělat představu o tom, jak rozložit každý blok obvodu ve spínacím napájecím zdroji a celkový systém, aby byla zajištěna nízká EMI a bezpečnost. Při vytváření návrhu PCB myslete na celý blokový diagram:

Rozložení v sekcích: Podobně jako u jiných desek s více funkčními bloky se snažte rozložit desku napájecího zdroje v sekcích. Je v pořádku to udělat lineárním způsobem postupujícím od vstupu k výstupu v blokovém diagramu.

Plánujte rozložení s odezvou: Někdy, například u přesných regulátorů vysokého proudu, budete mít nějakou odezvu mezi sekcemi. Použijte optočleny k překlenutí zemní mezery mezi jednotlivými sekcemi.

Sledujte cesty návratu země: Pokud existuje nějaké pravidlo, které je univerzální v návrhu PCB, je to pravděpodobně „sledujte svou cestu návratu země“. U napájecích zdrojů je to kritické pro identifikaci míst, kde se mohou vyvinout proudy společného módu, a pro zajištění nízké smyčkové indukčnosti v každé sekci napájení.

Věnujte pozornost vysokým proudovým a vysokonapěťovým kolejnicím: Návrh pro vysoké napětí a vysoký proud jsou někdy smíšené. Maximální potenciální rozdíl mezi dvěma vodiči určí jejich minimální rozestup (viz IPC-2221) a proud, který vodič nese, určí jeho požadovanou šířku pro zajištění nízké teploty (viz IPC-2152 pro vnitřní nebo vnější vrstvy).

Zkuste kontaktovat Auspi pokud potřebujete více informací nebo jakoukoli pomoc. Auspi v návrhu PCB, rozložení PCB, výrobě PCB, montáži PCB, box build, a řízení dodavatelského řetězce od roku 2003.