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AC/DC

採用AC/DC PWM方式的返馳式轉換器設計方法

機板配線範例

完成電路圖面後,進入實際規劃機板配線的階段。本節將利用機板配線範例,說明配線原則和重點。

機板配線的重點

開關電源利用開關的開/關,來控制電壓,但依然屬於類比電路。極端而言,雖然該電路自己本身會發出高頻雜訊,但因為擁有反饋循環,對雜訊非常敏感。也就是說,開關電源電路的路徑,必須分成大電流開/關後產生雜訊的路徑,以及對雜訊非常敏感的控制信號路徑。機板配線上,大電流路徑應避免產生雜訊,控制信號路徑應避免受到雜訊影響。當然,雜訊屬於輻射雜訊,也會對EMC造成影響,因此配線必須能極力避免雜訊生成。

必須具備相當程度的經驗,才能規劃出好的配線。配線不當時,可能導致電源無法正常啟動、整個系統的S/N惡化,最嚴重時可能破壞構造零件和電源IC。雖然屬於非常依賴經驗的作業,但大多數還是會提供只要利用電源IC的資料表和追加資料,就能完成的基本機板配線範例供使用者參考。有的業者甚至提供加裝用的Gerber File等、能直接利用的數值等。

它是由經驗豐富的工程師完成的最佳成果,我們應該多加利用。

以下為機板配線範例和注意事項。

15A_graf

上圖在部分簡略的電路圖面上,標示大電流路徑和控制信號路徑。

  1. 紅色線是大電流路徑,是發生振盪和損耗的主因,應儘可能縮短長度
  2. 紅色線纏繞區域儘可能縮小
  3. 二次側的橙色線和紅色線相同,粗、短且纏繞區域小
  4. 褐色線是電流流向VCC端子的路徑,開關時流通電流,故須個別配線
  5. 變壓器正下方會受到磁束影響,不可裝設IC控制信號線
  6. 紅色線、褐色線、藍色線和綠色線的GND應有一點接地
  7. 綠色線是二次側的突波,流向一次側的路徑,會瞬間流過大電流,因此在紅色線和藍色線之外個別配線
  8. 藍色線是IC控制信號用GND線,不會流過大電流,但容易受到雜訊影響,因此須在紅色線、綠色線、褐色線之外另行配線
    下圖是考量上述注意事項後配線的機板配線範例圖。標示上圖的紅色、橙色、褐色纏繞範圍。

15A_graf02

下方照片是安裝後的示意圖。和上方電路有些不同,但使用同一個電源IC,零件構造也幾乎相同。相對於圖面,能夠看到實際物品為何。

15A_graf03

在實際進行設計時,可能會因為能夠利用的機板長寬尺寸等物理性、機械性因素,而無法設計出理想的配線。然而,如同前述,除了作為電源外,還會對整個系統造成不良影響。雖說是試作機板,但大幅修正和重新設計沒什麼兩樣,因此儘可能在一開始就做到最好,有助於節省之後的時間和費用。

設計電源時決定大略的系統規格,有不少是在計劃最後才開始設計,無論如何,都希望能確實設計出容易調整、操作便利的系統。

重點:

・設計開關電源時,機板配線會對電源性能和EMC造成非常大的影響。

・基本上會流過大電流的線粗、短且纏繞範圍小。

・控制信號線和雜訊多的線分開配置,也不能裝在變壓器正下方。


PWM返馳式轉換器設計範例