DCDCスイッチング電源のレイアウト設計の概要
1. フィードバック ループを処理します (上図の R1-R2-R3-IC_FB&GND に対応)。フィードバック ラインは、ショットキー ダイオード、インダクタ (L1)、大容量コンデンサの下を通ったり、大きな電流ループに囲まれたりしないでください。必要に応じて、サンプリング抵抗に 100pF のコンデンサを追加して安定性を高めることができます (ただし、過渡現象はわずかに影響を受けます)。
2. フィードバック ラインは太くするよりも細くする方がよいでしょう。ラインが太いほどアンテナ効果が顕著になり、ループの安定性に影響します。通常は 6-12mils のワイヤを使用します。
3. すべてのコンデンサを IC のできるだけ近くに配置します。
4. インダクタは仕様の120-130%の容量に応じて選択する必要があります。大きすぎないようにしてください。大きすぎると、効率と過渡状態に影響します。
5. コンデンサは、仕様で指定された容量の 150% に従って選択します。チップセラミックコンデンサを使用している場合、22uF を使用する場合は、10uF を 2 つ並列に使用することをお勧めします。コストが重要でない場合は、コンデンサを大きくすることができます。特別な注意: 出力コンデンサがアルミ電解コンデンサの場合は、高周波で低抵抗のコンデンサを使用することを忘れないでください。低周波フィルターコンデンサだけを配置しないでください。
6. 大きな電流ループに囲まれた領域を可能な限り減らします。減らすことが困難な場合は、銅コーティングを使用して狭いスリットを作ります。
7. 重要な回路では熱抵抗パッドを使用しないでください。冗長なインダクタンス特性が発生します。
8. グランド層を使用する場合は、入力スイッチング ループの下のグランド層の整合性を維持するようにしてください。この領域でグランド プレーンに切れ目があると、グランド プレーンの有効性が低下し、グランド プレーンを通る信号ビアでもインピーダンスが増加します。
9. ビアを使用してデカップリングコンデンサと IC のグランドをグランド層に接続することで、ループを最小限に抑えることができます。ただし、ビアホールのインダクタンスは約 0.1~0.5nH であり、ビアホールの厚さと長さによって変化するため、ループ全体のインダクタンスが増加する可能性があることに注意してください。低インピーダンス接続の場合は、複数のビアを使用する必要があります。
上記の例では、グランドプレーンへのビアを追加しても、C IN ループの長さを短縮することはできません。しかし、別の例では、最上位層のパスが非常に長いため、ビアホールを介してループ領域を減らすことが非常に効果的です。
10. グラウンド層を電流リターンの経路として使用すると、グラウンド層に多くのノイズが導入されることに注意してください。このため、ローカル グラウンド層を分離し、ノイズが非常に少ないポイントを介してメイン グラウンドに接続することができます。
11. グランド層が放射ループに非常に近い場合、ループに対するシールド効果が効果的に強化されます。したがって、多層 PCB を設計する場合、完全なグランド層を、高電流を流す最上層の真下の第 2 層に配置することができます。
12. シールドされていないインダクタは大量の磁束漏れを発生し、他の回路やフィルタ コンポーネントに侵入します。ノイズに敏感なアプリケーションでは、半シールドまたは完全シールドのインダクタを使用し、ノイズに敏感な回路やループはインダクタから遠ざける必要があります。
EMI の問題のトラブルシューティングは、特にシステム全体を扱っていて放射源がどこにあるか分からない場合は複雑になる可能性があります。スイッチング コンバータの高周波信号と電流ループに関する基本的な知識、コンポーネントと PCB レイアウトが高周波でどのように動作するかの理解、そしていくつかの簡単な自家製ツールの使用を組み合わせることで、放射源を特定し、放射を減らす低コストのソリューションによって EMI の問題を簡単に解決できます。次のトレーラーでは、DIY EMI 検出ツールを紹介します。スイッチング電源に関するこれらの経験は、初心者のエンジニアにとって役立つと思います。
