スイッチング電源の PCB レイアウトの技術ルールと適用
現在、スイッチング電源から発生する電磁波は電子製品の正常な動作に影響を与えるため、電源の正しいPCBレイアウト技術が非常に重要になっています。
多くの場合、紙の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、最初のデバッグ中に適切に動作しない可能性があります。 たとえば、家庭用電子機器の降圧スイッチング電源の回路図では、設計者はこの回路図上で電源回路のコンポーネントと制御信号回路のコンポーネントを区別できる必要があります。 ただし、設計者がこの電源のすべてのコンポーネントをデジタル回路のコンポーネントであるかのように扱う場合、問題は非常に深刻になる可能性があります。 スイッチ電源基板のレイアウトはデジタル回路基板のレイアウトとは全く異なります。 デジタル回路レイアウトでは、多くのデジタル チップが PCB ソフトウェアによって自動的に配置され、チップ間の接続線が PCB ソフトウェアによって自動的に接続されます。 自動写植によって生成されるスイッチ電源は間違いなく正常に動作しません。 したがって、設計者はスイッチング電源の正しい PCB レイアウト技術ルールを習得し、理解する必要があります。
スイッチング電源の基板レイアウトに関する技術ルール
バイパス セラミック コンデンサの静電容量は大きすぎてはならず、その寄生直列インダクタンスは可能な限り最小限に抑える必要があります。 複数のコンデンサを並列接続すると、コンデンサの高周波インピーダンス特性が改善されます。
コンデンサの動作周波数が fo より低い場合、周波数の増加とともに容量インピーダンス Zc は減少します。 コンデンサの動作周波数が fo を超えると、容量インピーダンス Zc はインダクタンス インピーダンスと同様になり、周波数の増加とともに増加します。 コンデンサの動作周波数が fo に近づくと、コンデンサのインピーダンスは等価直列抵抗 (RESR) に等しくなります。
電解コンデンサは一般に大きな静電容量と大きな等価直列インダクタンスを持っています。 共振周波数が低いため、低周波フィルタリングにしか使用できません。 タンタルコンデンサは一般に静電容量が大きく、等価直列インダクタンスが小さいため、その共振周波数は電解コンデンサよりも高く、中高周波フィルタリングに使用できます。 セラミックコンデンサの静電容量と等価直列インダクタンスは一般に非常に小さいため、その共振周波数は電解コンデンサやタンタルコンデンサよりもはるかに高いため、高周波フィルタリングやバイパス回路に使用できます。 小容量セラミックコンデンサの共振周波数は大容量セラミックコンデンサよりも高いため、
バイパス コンデンサを選択する場合、静電容量値が大きいセラミック コンデンサを単純に使用することはお勧めできません。 コンデンサの高周波特性を改善するために、特性の異なるコンデンサを複数並列接続して使用することがあります。 図1(a)は、特性の異なる複数のコンデンサを並列接続した後のインピーダンス効果の改善を示しています。 このレイアウトルールの重要性は、分析を通じて理解することは難しくありません。 図 1 (b) は、PCB 上の入力電源 (VIN) から負荷 (RL) までのさまざまな配線方法を示しています。 フィルタコンデンサ(C)のESLを低減するには、コンデンサピンのリード長をできる限り短くし、VINのプラスからRLへ、およびVINのマイナスからRLへの配線をできるだけ近づける必要があります。
