スイッチング電源の問題をすばやく見つける方法は？
インダクタ
スイッチング電源は、クローズド フェライト コアを備えた低 EMI インダクタを使用します。 円形または閉じた E コアなど。 オープン コアは、EMI 特性が低く、低電力のワイヤやコンポーネントから遠ざける場合にも使用できます。 オープン コアを使用する場合、コアの極を PCB に対して垂直にすることも良い考えです。 ロッドコアは通常、不要なノイズのほとんどを除去するために使用されます。
フィードバック
フィードバック ループをインダクタやノイズ源から遠ざけるようにしてください。 また、フィードバックラインをできるだけ真っ直ぐ太くします。 これら 2 つのアプローチにはトレードオフが生じることもありますが、フィードバック ラインをインダクタの EMI やその他のノイズ源から遠ざけることが、2 つのうちより重要です。 PCB 上のインダクタの反対側にフィードバック ラインを配置し、中央のグランド プレーンで分離します。
フィルターコンデンサー
小さなセラミック入力フィルタ コンデンサを使用する場合は、IC の VIN ピンのできるだけ近くに配置する必要があります。 これにより、ライン インダクタンスの影響を可能な限り除去し、内部 IC ラインにクリーンな電圧源を提供します。 スイッチング電源の一部の設計では、通常、安定性の理由から、出力からフィードバック ピンにフィード フォワード コンデンサを接続する必要があります。 この場合、これもできるだけ IC の近くに配置する必要があります。 表面実装コンデンサを使用すると、リード長も短くなり、スルーホール コンポーネントによる実効アンテナへのノイズ カップリングが減少します。
補償
安定性のために外付け補償部品を追加する必要がある場合は、それらも IC のできるだけ近くに配置する必要があります。 ここでは、フィルタ コンデンサについて説明したのと同じ理由で、表面実装部品も推奨されます。 これらの部品もインダクタに近づきすぎないようにします。
トレースとグランドプレーン
すべての電源 (大電流) トレースは、できるだけ短く、まっすぐで、太くしてください。 標準的な PCB では、アンプごとに 15mil (0.381mm) の絶対最小幅が最適です。 インダクタ、出力コンデンサ、および出力ダイオードは、できるだけ近くに配置する必要があります。 これにより、大きなスイッチング電流が流れるときに電源トレースを切り替えることによって発生する EMI を減らすことができます。 これにより、リードのインダクタンスと抵抗も減少し、電圧誤差の原因となるノイズ スパイク、リンギング、および抵抗損失が減少します。 IC のグランド、入力コンデンサ、出力コンデンサ、および出力ダイオード (存在する場合) はすべて、1 つのグランド プレーンに直接接続する必要があります。 PCB の両側にグランド プレーンを配置するのが最適です。 これにより、グランド ループ エラーが減少し、インダクタによって生成される EMI がより多く吸収されるため、ノイズが減少します。 2 層以上の多層基板の場合、グランド プレーンを使用して電源プレーン (電源トレースとコンポーネントが存在する領域) と信号プレーン (フィードバックと補償コンポーネントが存在する領域) を分離して、性能を向上させることができます。 多層基板では、トレースを異なるプレーンに接続するためにビアが必要です。 トレースが片側から反対側に大きな電流を運ぶ必要がある場合は、200mA の電流ごとに 1 つの標準ビアを使用することをお勧めします。
最初の電流ループが同じ方向に回転するようにコンポーネントを配置します。 ヘッド レギュレータの動作方法に応じて、2 つの電源状態があります。 1 つは開口部が閉じている状態、もう 1 つは開口部が開いている状態です。 各状態の間、現在オンになっている電源デバイスによって電流ループが作成されます。 パワーデバイスは、電流ループが各状態で同じ方向に導通するように配置されています。 これにより、2 つのハーフリング間のトレースで磁場が反転するのを防ぎ、EMI エミッションを低減します。
冷却
表面実装パワー IC または外部パワー スイッチを使用する場合、多くの場合、PCB をヒートシンクとして使用できます。 これは、PCB の銅被覆面を使用して、デバイスの熱放散を助けるためです。 PCB の熱放散の使用に関する情報については、特定のデバイスのハンドブックを参照してください。 これにより、通常、スイッチング電源によって追加される冷却装置を節約できます。
