Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Licencja Pulsonix
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Rzadko zadawane pytania - gdzie umieścić cewkę przetwornicy na PCB

ghost666 15 Maj 2019 12:51 2268 4
  • Rzadko zadawane pytania - gdzie umieścić cewkę przetwornicy na PCB
    Pytanie: Gdzie, podczas projektowania przetwornicy impulsowej, umieścić na płytce drukowanej cewkę?[/b]

    Odpowiedź: Stabilizatory impulsowe wykorzystują cewki do tymczasowego przechowywania energii celem zmiany napięcia na wyjściu takiego zasilacza. Cewki te są często bardzo dużymi elementami i muszą być umieszczone na płytce drukowanej (PCB) . To zadanie nie jest takie trudne, ponieważ prąd płynący przez cewkę indukcyjną może się zmienić, ale nie są to zmiany natychmiastowe. Zazwyczaj są to ciągłe, zwykle stosunkowo powolne zmiany.

    Przetwornice impulsowe przełączają przepływ prądu w obie strony pomiędzy dwiema różnymi ścieżkami w układzie. To przełączanie zachodzi bardzo szybko, a jego dokładna prędkość zależy od czasu trwania impulsu sterującego w układzie. Ścieżki, które przewodzą prąd w jednym stanie nie przewodzą prądu w drugim stanie układu. Formują one coś, co nazywane jest pętlami gorącymi - ścieżkami prądu przemiennego. Więcej na temat identyfikacji gorących pętli napisaliśmy na forum w tym artykule poświęconym projektowaniu PCB.

    Gorące pętle w układzie powinny być szczególnie małe i krótkie na PCB, aby pasożytnicza indukcyjność tego obwodu była zminimalizowana. Pasożytnicze indukcyjności ścieżek powodują niepożądane przesunięcie napięcia i zwiększają emitowane przez układ zakłócenia elektromagnetyczne (EMI).

    Rzadko zadawane pytania - gdzie umieścić cewkę przetwornicy na PCB
    Ry.1. Stabilizator impulsowy - przetwornica step-down - z krytyczną gorącą pętlą zaznaczoną linią przerywaną.


    Rysunek 1 przedstawia stabilizator impulsowy step-down, w którym gorąca pętla jest oznaczona przerywaną linią. Widać, że cewka L1 nie jest częścią gorącej pętli. Można zatem założyć, że umieszczenie tego elementu na PCB nie jest krytyczne. Prawidłowe projektowanie takiego systemu zakłada, że element ten znajdować się będzie poza obszarem opisanym gorącą pętlą - dlatego umieszczenie tego elementu na PCB jest kwestią wtórną, jeśli spełnimy powyższe wymaganie. Mimo to należy przestrzegać kilku podstawowych zasad.

    Żadne wrażliwe ścieżki sterowania nie powinny przebiegać pod cewką indukcyjną, ani bezpośrednio na powierzchni PCB, ani poniżej, w warstwach wewnętrznych lub na przeciwnej stronie PCB. Z powodu przepływu prądu cewka generuje spore pole magnetyczne, które może wpływać negatywnie na delikatne sygnały płynące w takiej ścieżce. W stabilizatorze impulsowym jedną z krytycznych ścieżek sygnałowych jest sygnał sprzężenia zwrotnego, który łączy wyjście napięciowe z kontrolerem przetwornicy lub dzielnikiem napięcia.

    Rzadko zadawane pytania - gdzie umieścić cewkę przetwornicy na PCB
    Ry.2. Przykładowy obwód z przetwornicy step-down ADP2360 z pokazanym umieszczeniem cewki.


    Należy również zauważyć, że rzeczywista cewka wykazuje jeszcze efekt pojemnościowy, nie tylko indukcyjny. Pierwszy pin uzwojenia cewki jest bezpośrednio podłączony do wyjścia stabilizatora impulsowego, jak pokazano na rysunku 1. W rezultacie napięcie w tym punkcie zmienia się równie silnie i szybko, jak napięcie na wyjściu z kontrolera. Przy bardzo krótkich czasach przełączania i wysokich napięciach wejściowych w obwodzie, uzyskiwany jest znaczny efekt sprzężenia z innymi ścieżkami na PCB. Z tego powodu wrażliwe sygnały powinny być trzymane z dala od lokalizacji cewki.

    Rysunek 2 przedstawia przykładowy układ z ADP2360. Tutaj gorąca pętla z rysunku 1 jest zaznaczona na zielono. Żółta ścieżka sprzężenia zwrotnego może być widoczna w pewnej odległości od cewki L1. Jest na wewnętrznej warstwie PCB.

    Niektórzy projektanci obwodów elektronicznych posuwają się nawet do tego, że nie chcą żadnych umieszczać żadnych miedzianych warstw na PCB pod cewką. Z tego powodu wprowadza się na przykład wycięcie pod cewką, nawet w warstwie wylewki masy. Celem tego działania jest zapobieganie powstawania prądów wirowych w wylewce pod cewką, wynikającym z pola magnetycznego cewki.

    Takie podejście nie jest błędne, ale istnieją argumenty przemawiające za litą wylewką pod cewką:

    * Wylewka masy działająca jako ekran najlepiej sprawuje się, gdy nie jest przerwana żadnym wycięciem.
    * Im więcej miedzi ma PCB, tym lepsze jest rozpraszanie ciepła.
    * Nawet jeśli generowane są prądy wirowe, to przepływają one lokalnie, co powoduje jedynie niewielkie straty w układzie i prawie nie wpływają na działanie wylewki masy.

    Dlatego też, lepiej jest zastosować pod cewką litą wylewkę masy.

    Podsumowując, możemy stwierdzić, że cewka stabilizatora impulsowego nie jest częścią krytycznej gorącej pętli, ale istotne jest, aby nie umieszczać cewką lub bardzo blisko niej delikatnych ścieżek sterujących. Różne warstwy płytki drukowanej, zwłaszcza wylewki - na przykład masy, czy VDD (napięcie zasilania) - mogą być wylewane w sposób ciągły, bez wycięć dla obrysu cewki.

    Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-164.html

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • Licencja Pulsonix
  • #2
    radiosimon
    Poziom 28  
    Ja akurat żadnej wylewki na żadnej warstwie nie daję i jest to moim zdaniem dobra praktyka. Jeśli miejsce/koszty pozwalają to można stosować cewkę ekranowaną (zamknięty profil rdzenia).
  • Licencja Pulsonix
  • #3
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    radiosimon napisał:
    Ja akurat żadnej wylewki na żadnej warstwie nie daję i jest to moim zdaniem dobra praktyka.


    To jest, ogólnie mówiąc, fatalna praktyka.
  • #4
    -rafal-
    Poziom 15  
    ghost666 napisał:
    radiosimon napisał:
    Ja akurat żadnej wylewki na żadnej warstwie nie daję i jest to moim zdaniem dobra praktyka.


    To jest, ogólnie mówiąc, fatalna praktyka.


    W skrócie mówiąc najsensowniej jest utrzymywać jak najkrótszą "gorącą" nodę ze względu na wyniki EMC nie stosując przy tym żadnych stubów (testpointy najlepiej umieszczać w ciągu tej ścieżki) . A wylewkę stosować, nie bezpośrednio pod cewką tylko na warstwie zewnętrznej. Inczej jak w przypadku Common Mode Choke gdzie wycięcie powinno przebiegać na przestrzał przez wszystkie warstwy.
  • #5
    chudybyk
    Poziom 28  
    ghost666 napisał:
    Dlatego też, lepiej jest zastosować pod cewką litą wylewkę masy

    Dlaczego wylewać do masy a nie do napięcia wyjściowego cewki? To napięcie też jest stabilne a do tego prostsze do podłączenia.