В этой статье объясняются основные подходы, позволяющие добиться оптимальной компоновки печатной платы, что является важным аспектом проектирования импульсных источников питания. Хорошая компоновка обеспечивает стабильную работу импульсного стабилизатора и сводит к минимуму как излучаемые, так и кондуктивные помехи. Это широко известно разработчикам электроники. Однако не все знают, как должна выглядеть оптимизированная разводка платы для импульсного источника питания.
На Рисунке 1 показана оценочная плата для микросхемы LT8640S. Это понижающий импульсный регулятор, рассчитанный на входное напряжение до 42 В и выходной ток до 6 А. Все компоненты размещены очень компактно. Общей рекомендацией является как можно более плотное размещение компонентов на плате. Хотя это утверждение не является неправильным, оно в то же время не особенно подходит, если цель состоит в получении оптимизированной разводки платы. На Рисунке 1 показано довольно много (11) пассивных компонентов, окружающих микросхему импульсного стабилизатора. Какие из этих пассивных компонентов имеют приоритет перед другими при размещении и почему?
 |
|
| Рисунок 1. | Плата импульсного стабилизатора на основе микросхемы LT8640S с близко расположенными компонентами и, соответственно, компактной разводкой. |
При конструировании печатных плат импульсных регуляторов самое важное правило заключается в том, чтобы проводники, по которым протекают большие импульсные токи, были как можно короче. Если это правило будет успешно реализовано, то большая часть разводки платы для импульсного регулятора будет решена правильно.
Как проще всего реализовать это золотое правило в разводке платы? Прежде всего, необходимо выяснить, какие пути в топологии импульсного регулятора являются критическими. В этих путях поток тока изменяется при переключениях. На Рисунке 2 показана типичная схема понижающего преобразователя. Критические пути показаны красным цветом. Они представляют собой соединительные линии, по которым, в зависимости от состояния силовых ключей, протекает либо полный ток, либо никакой. Эти пути должны быть как можно короче. В случае понижающего преобразователя входной конденсатор должен быть расположен как можно ближе к выводам VIN и GND микросхемы импульсного стабилизатора.
 |
|
| Рисунок 2. | Схема понижающего импульсного регулятора и дорожки с быстро меняющимися токами, показанные красным цветом. |
На Рисунке 3 показана упрощенная схема цепи с повышающей топологией. Здесь низкое напряжение преобразуется в более высокое. Опять же, красным цветом показаны пути, в которых ток изменяется при переключении силовых ключей. Интересно, что размещение входного конденсатора совсем не критично. Наиболее важным является размещение выходного конденсатора. Он должен располагаться как можно ближе к обратному диоду (или коммутатору верхнего плеча), а также к точке соединения с землей коммутатора нижнего плеча.
 |
|
| Рисунок 3. | Схема повышающего импульсного регулятора и дорожки с быстро меняющимися токами, показанные красным цветом. |
Такой подход позволяет изучить любую другую топологию импульсного стабилизатора, чтобы получить информацию о том, как изменяется ток при переключении силовых ключей. Классический метод предполагает распечатку схемы и рисование протекающего тока тремя ручками разного цвета. Один цвет используется для обозначения тока, протекающего во время включения, то есть когда силовой коммутатор проводит ток. Второй цвет показывает ток, протекающий в выключенном состоянии, то есть когда силовой коммутатор выключен. И, наконец, третий цвет используется для всех путей, отмеченных либо только первым, либо только вторым цветом. После этого можно четко определить критический путь, в котором поток тока изменяется при переключении силовых ключей.
Неопытные разработчики схем часто считают разводку платы импульсного регулятора черной магией. Самое важное правило – проектировать дорожки, в которых ток меняется при переключениях, как можно более короткими и компактными. Это легко объяснимо, соответствует логическим взаимосвязям и является основой для оптимизированной разводки платы при проектировании импульсных источников питания.
Купить LT8640S на РадиоЛоцман.Цены
