כיצד ניתן לזהות במהירות את בעיית מתג אספקת החשמל?
מה שנקרא ספק כוח מיתוג מתייחס לספק כוח המשתמש בטכנולוגיית חשמל אלקטרונית מודרנית כדי לשלוט על יחס הזמן של פתח צינור המתג וקטע הצינור כדי לשמור על מתח מוצא יציב. ספק הכוח המיתוג מורכב בדרך כלל מ-IC ו-MOSFET בקרת אפנון רוחב הדופק. עם התפתחות טכנולוגיית האלקטרוניקה הכוח פיתוח וחדשנות, הפיכת טכנולוגיית מיתוג אספקת כוח היא גם חדשנית כל הזמן. לאחר מכן, אציג כמה אמצעי זהירות בתהליך התכנון של ספק הכוח המיתוג, וכן אציג כיצד לגלות במהירות את הבעיה של ספק הכוח המיתוג כאשר יש בעיה עם ספק הכוח המיתוג.
פריסת מיתוג ספק כוח
מיתוג ספק כוח הוא סוג של ספק כוח המשתמש בטכנולוגיית חשמל מודרנית כדי לשלוט על יחס הזמן של הפעלה וכיבוי כדי לשמור על מתח מוצא יציב. מיתוג אספקת החשמל מורכב בדרך כלל מ-IC ו-MOSFET בקרת pulse width modulation (PWM).
הפריסה חשובה מאוד בעת תכנון ספקי כוח מיתוג בתדר גבוה. פריסה טובה יכולה לפתור בעיות רבות עם סוג זה של ספק כוח. בעיות עקב פריסה מתבטאות בדרך כלל בזרמים גבוהים והן בולטות יותר בהפרשי מתח גדולים בין מתחי כניסה ומוצא. חלק מהבעיות העיקריות הן ויסות מופחת בזרמי מוצא גדולים ו/או הפרשי מתח קלט/יציאה גדולים, רעש נוסף על צורות הגל של המוצא וההתחלה וחוסר יציבות. ניתן למזער בעיות כאלה על ידי יישום כמה עקרונות פשוטים להלן.
מַשׁרָן
מיתוג ספקי כוח משתמשים במשרני EMI נמוך (Electro MagneTIc Interference) עם ליבות פריט סגורות. כגון ליבות אלקטרוניות עגולות או סגורות. ניתן להשתמש בליבות פתוחות גם אם יש להן מאפייני EMI נמוכים יותר וממוקמות רחוק יותר מחוטי חשמל ורכיבים נמוכים. אם משתמשים בליבה פתוחה, כדאי גם שהקטבים של הליבה יהיו מאונכים ל-PCB. ליבות מוט (הליבות sTIck) משמשות בדרך כלל כדי לחסל את רוב הרעש הלא רצוי.
המשוב
נסה להרחיק את לולאת המשוב משרנים ומקורות רעש. הפוך גם את קו המשוב לישר ככל האפשר ועבה יותר. לפעמים יש פשרה בין שתי הגישות הללו, אבל הרחקת קו המשוב מה-EMI של המשרן וממקורות רעש אחרים היא הקריטית יותר מבין השתיים. הנח את קו המשוב בצד שממול למשרן על ה-PCB והפרד אותו עם מישור הארקה באמצע.
קבל מסנן
בעת שימוש בקבל מסנן קלט קרמי קטן, יש למקם אותו קרוב ככל האפשר לפין VIN של ה-IC. זה יסיר כמה שיותר מהשפעת השראות הקו, ויעניק לקווי ה-IC הפנימי מקור מתח נקי יותר. עיצובים מסוימים של מיתוג ספקי כוח דורשים שימוש בקבל היזון קדימה המחובר מהפלט לפין המשוב, בדרך כלל מסיבות יציבות. במקרה זה, זה גם צריך להיות ממוקם קרוב ככל האפשר ל-IC. שימוש בקבלים להרכבה על פני השטח מפחית גם את אורך העופרת, ובכך מפחית את צימוד הרעשים לאנטנה האפקטיבית (אנטנה אפקטיבית) הנגרם על ידי רכיבים דרך חור.
לפצות
אם נדרשים רכיבי פיצוי חיצוניים ליציבות, יש למקם אותם גם קרוב ככל האפשר ל-IC. רכיבי הרכבה על פני השטח מומלצים גם כאן מאותן סיבות שנדונו עבור קבלי מסנן. רכיבים אלה גם לא צריכים להיות קרובים מדי למשרן.
עקבות ומטוסי קרקע
שמור על כל מסלולי החשמל (זרם גבוה) קצרים, ישרים ועבים ככל האפשר. ב-PCB רגיל, עדיף שיהיה רוחב מינימלי מוחלט של 15 מיל (0.381 מ"מ) לכל מגבר. המשרן, קבל המוצא ודיודת המוצא צריכים להיות קרובים זה לזה ככל האפשר. זה יכול לעזור להפחית את EMI הנגרם על ידי החלפת עקבות אספקת החשמל כאשר זרמי מיתוג גדולים זורמים דרכם. זה גם מפחית את השראות וההתנגדות של העופרת, מה שמפחית קוצים של רעש, צלצולים והפסדי התנגדות, שעלולים ליצור שגיאות מתח. הארקה, קבל הקלט, קבל המוצא ודיודת המוצא (אם קיימים) של ה-IC צריכים להיות מחוברים כולם ישירות למישור הארקה אחד. עדיף שיהיה מטוס הארקה משני צידי ה-PCB. זה מפחית שגיאות בלולאת הארקה וסופג יותר EMI שנוצר על ידי המשרן, ובכך מפחית את הרעש. עבור לוחות רב-שכבתיים עם יותר משתי שכבות, ניתן להשתמש במישור הארקה כדי להפריד בין מישור הכוח (האזור שבו שוכנים עקבות הכוח והרכיבים) לבין מישור האות (האזור שבו שוכנים רכיבי המשוב והפיצוי) כדי לשפר את הביצועים. על לוחות רב שכבתיים, נדרשים דרך לחיבור עקבות למישורים שונים. אם העקיבה צריכה לשאת זרם גדול מצד אחד לצד השני, עדיף להשתמש באמצעות דרך תקן אחת לכל 200mA של זרם.
מסדרים את הרכיבים כך שלולאות הזרם הראשוניות מסתובבות באותו כיוון. ישנם שני מצבי כוח בהתאם לאופן פעולתו של וסת הראש. מצב אחד הוא כאשר הפתח סגור והמצב השני הוא כאשר הפתח פתוח. במהלך כל מצב, לולאת זרם נוצרת על ידי התקן המתח המופעל כעת. התקני הכוח מסודרים כך שלולאת הזרם מוליכה באותו כיוון בכל מצב. זה מונע היפוכי שדה מגנטי בעקבות בין שתי הטבעות למחצה ומפחית את פליטת EMI.
הִתקָרְרוּת
בעת שימוש ב-ICs להתקנה על פני השטח או במתגי מתח חיצוניים, ה-PCB יכול לשמש לעתים קרובות כגוף קירור. זה נועד להשתמש במשטח מצופה נחושת על ה-PCB כדי לעזור למכשיר לפזר חום. עיין במדריך ההתקן הספציפי לקבלת מידע על שימוש בפיזור תרמי של PCB. בדרך כלל זה יכול לחסוך את התקן הקירור שנוסף על ידי ספק הכוח המחליף.
