Wichtige Informationen zum Design von PCB-Stromversorgungen
Ob Ihr nächstes Gerät mit Batteriestrom, einem Solarelement oder über eine Steckdose betrieben wird, Sie müssen Schaltungen entwerfen, um die Stromversorgung Ihres Geräts zu regulieren. Das Design von PCB-Stromversorgungen kann mehr umfassen als nur eine tatsächliche Stromversorgung; Systeme, die von Personalcomputern bis hin zu Haushaltsgeräten reichen, benötigen eine Stromversorgung, um Wechselstrom von der Steckdose in Gleichstrom mit geringem Rauschgehalt umzuwandeln.
Das Design von PCB-Stromversorgungen geht über die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom hinaus. Es gibt Probleme mit der Leistungs- und Signalintegrität zu berücksichtigen, ebenso wie thermische Managementprobleme, die bei Hochleistungselektronik auftreten. Tatsächlich sind Signal- und Leistungsintegrität eng miteinander verbunden, da ICs arbeiten, und einige Stromversorgungen können erhebliche abgestrahlte EMI erzeugen, die andere Teile einer Leiterplatte beeinflussen.
Keine Stromversorgung oder das damit verbundene System ist immun gegen Probleme mit der Signalintegrität oder der Leistungsintegrität, aber die Implementierung einiger einfacher Designverfahren kann helfen, eine Neugestaltung zu verhindern. Diese bewährten Verfahren umfassen alles von der richtigen Anordnung der Komponenten bis hin zur Entkopplung/Bypass und dem Stack-up-Design.
Für das Design der Stromversorgung muss der Designer ein gutes PCB-Layout ausführen und ein effizientes Stromverteilungsnetz planen. Außerdem muss der Designer sicherstellen, dass laute digitale Schaltungsstromversorgungen von kritischen analogen Schaltungsstromversorgungen und -schaltungen getrennt sind. Einige der wichtigen zu berücksichtigenden Punkte werden unten diskutiert:
- Die richtige Wahl des Reglers für die PCB-Stromversorgung
- Thermisches Management für die Stromversorgung
- Masse- und Stromebenen für eine bessere PCB-Stromversorgung
- Entkopplungskondensator und Bypass-Kondensator
- EMI-Filterung
- Frequenzgang für das Stromversorgungssystem
- Leistungsintegrität (PI)
Fazit
Gute Stromversorgungen sind der Schlüssel zur genauen Funktion eines elektronischen Geräts. Wie wir gesehen haben, hat der PCB-Designer mehrere Optionen zur Verfügung, wenn es um das Design einer Stromversorgung geht. Die Wahl der Regler, Kondensatoren und der EMI-Filterung ist in diesen Überlegungen wichtig. Ebenso sollten der thermische Effekt und die Lastreaktion beim Design eines Stromversorgungssystems berücksichtigt werden.
Gleichzeitig sollten die in den Datenblättern der Stromversorgungs-ICs genannten Empfehlungen befolgt werden. Die Dicke der Leiterbahnen und die Platzierung der Komponenten spielen eine entscheidende Rolle im Design der Stromversorgung.
