スイッチング電源設計時の基板レイアウトの考え方

スイッチング電源設計時の基板レイアウトの考え方

スイッチング電源によって発生する電磁干渉は、電子製品の通常の動作に影響を与えることが多いため、スイッチング電源の正しい PCB レイアウトが非常に重要になります。

多くの場合、机上で完璧に設計された電源は、電源の PCB レイアウトに多くの問題があるため、最初の試運転時には適切に動作しない可能性があります。

スイッチング電源の設計において、PCB 設計は非常に重要なステップであり、電源の性能、EMC 要件、信頼性、製造性に大きく影響します。

電子技術の発展に伴い、スイッチング電源の体積はますます小型化し、性能はより強力になり、スイッチング周波数はますます高くなり、デバイスの密度はますます高くなり、より多くの電力と電力が必要となります。 PCB のレイアウトと配線に対する干渉防止要件がさらに強化されます。 厳格になればなるほど、合理的かつ科学的な PCB レイアウトが非常に重要になります。 この記事では、初めて良好な PCB レイアウトを実現する方法についてのアドバイスを提供します。

一般的な PCB レイアウトはいくつかのポイントに従う必要があります
1. レイアウトの第一原則は配線の完成率を確保することです。 機器を移動する際は、フライングワイヤの接続に注意し、接続関係のある機器をまとめてください。

2. PCB 上のスイッチング電源モジュールの位置を決定します。 スイッチは強力な EMI 放射源です。 放熱や組み立てなどの要素を考慮しながら、時計やインターフェースなどの敏感な部品から離し、電源端子にできるだけ近づけて配置する必要があります。

3. 概略ブロック図の主電源チャネルとグランド (電源グランド、信号グランド、およびその他の信号グランド) の違いを確認します。 赤が主な電流チャネルです。 紫は地面との違いです。 青はフィードバック チャネルです。

4. 各機能回路のコア部品を中心として、その周囲にレイアウトします。 美しいだけでなく、組み立てや溶接が簡単で、量産しやすいように、部品は PCB 上に均等に、きれいに、コンパクトに配置されている必要があります。 リード線とコンポーネント間の接続を最小限にして短くし、デカップリング コンデンサをできるだけ IC ピンの近くに配置し、アース線を短くする必要があります。

5. 機器を配置する際は、将来の溶接やメンテナンスを考慮してください。 2 つの高さの高いコンポーネントの間に短いコンポーネントを配置しないようにしてください。

6. 部品をレイアウトするときは、高周波パルス電流と大電流のループ面積を優先し、スイッチング電源の放射干渉を抑制するために高周波ループの面積を可能な限り縮小する必要があります。

7. 回路の流れに従って各機能回路ユニットの位置を配置し、信号の循環に便利なレイアウトを作成し、信号をできるだけ同じ方向に保ちます。

8. ビアホールの配置は、地層上の高周波電流の経路を破壊してはなりません。

9. 発熱体（変圧器、スイッチング管、整流ダイオードなど）のレイアウトでは、電源全体の熱放散が均一になるように熱放散の影響を考慮する必要があり、温度に敏感な主要コンポーネントは熱放散の影響を考慮する必要があります。 (IC など) は発熱体から遠ざけてください。 装置と電解コンデンサおよび機械全体の寿命に影響を与えるその他の装置との間には、一定の距離が必要です。