În septembrie 1991, lumea a fost introdusă pentru prima dată la expresia clasică „Mai multă putere” în emisiunea TV „Îmbunătățirea locuinței”. Îmi amintesc că am râs atât de mult încât abia am putut respira în timpul primului episod când „Tim the Tool-Man Taylor” a aplicat mai multă putere mașinii de spălat vase. Îmbunătățirea lui a suflat imediat partea din spate a dulapului de bucătărie și a trimis o farfurie zburând prin cameră. Lecția aici; mai multă putere este bună, dar trebuie proiectată corect.

La proiectarea unei plăci de circuit, componentele de pe placă vor necesita alimentare la tensiuni specifice pentru a funcționa. De obicei, una sau mai multe surse de alimentare sunt proiectate pe placă pentru a satisface această nevoie. Există diferite tipuri și configurații de surse de alimentare care pot fi proiectate, cu una dintre versiunile mai simple cunoscute sub numele de sursă de alimentare izolată. Iată câteva detalii suplimentare despre ceea ce este și cum poate fi încorporat într-o placă cu circuite imprimate.

De ce să utilizați o sursă de alimentare izolată?

Există două tipuri de surse de alimentare care pot fi proiectate într-o placă de circuit; izolat și neizolat. Deși izolarea se poate referi la separarea părților sursei de alimentare de restul proiectării de pe PCB, de obicei se referă la izolarea între intrările și ieșirile sursei de alimentare în sine. Această izolare se face de obicei cu un transformator, care prin designul său oferă o barieră pe care tensiunile periculoase nu le pot traversa pentru a invada restul circuitelor plăcii. O sursă de alimentare neizolată se bazează pe circuite integrate pentru separare, care nu asigură același nivel de protecție.

Separarea pe care o oferă o sursă de alimentare izolată asigură la rândul său siguranță utilizatorului. Pentru dispozitivele care reduc tensiunile ridicate, cum ar fi echipamentele medicale, nu doriți nicio șansă ca o problemă să arunce acea înaltă tensiune direct în utilizator. Pe de altă parte, componentele unei surse de alimentare izolate, cum ar fi transformatorul, ocupă spațiu suplimentar și adaugă costuri. Dacă dispozitivul nu are sistemul sau standardele de siguranță care necesită o sursă de alimentare izolată, ar putea fi mai bine fără acesta. Sursele de alimentare neizolate sunt de obicei mult mai eficiente decât sursele izolate și vor fi utilizate chiar și în aval de o sursă de alimentare izolată într-un dispozitiv.

Prin urmare, sursele de alimentare izolate vor fi utilizate în aplicații care trebuie să îndeplinească cerințele de siguranță. Consumabile neizolate vor fi folosite singure numai în aplicații în care întregul dispozitiv este închis pentru siguranța utilizatorului, cum ar fi dispozitivele IoT wireless inteligente pentru casă.

Utilizarea unui transformator într-o sursă de alimentare izolată va proteja utilizatorii de șocuri electrice

Considerații privind aspectul PCB pentru un design izolat al sursei de alimentare

Când plasați o sursă de alimentare izolată pe placa dvs. de circuite imprimate, va trebui să acceptați faptul că veți lucra cu unele componente mai mari. În funcție de nevoile de proiectare, acele transformatoare pot deveni destul de mari și ar putea arunca strategia dvs. de plasare pe fereastră.

De asemenea, ar trebui să planificați în avans pentru stivuirea stratului PCB de care va avea nevoie sursa de alimentare. Veți dori să vă asigurați că, în configurațiile plăcilor cu mai multe straturi, aveți fie o putere, fie un strat de masă între stratul exterior al plăcii în care se află componentele sursei de alimentare și straturile interioare în care poate trece rutare sensibilă.

Iată câteva alte considerații de aspect pe care ar trebui să le țineți cont de proiectarea sursei de alimentare:

Plasament: Scopul este de a vă menține conexiunile de alimentare cât mai scurte și directe posibil, așa că mențineți plasarea cât mai strânsă posibil. Începeți mai întâi cu componentele principale ale sursei de alimentare, apoi plasați componentele rămase. De asemenea, veți dori să păstrați piesele pe aceeași parte a plăcii pentru rutare directă și pentru a elimina orice impedanță care ar fi cauzată de vias.

Rutare: Împreună cu plasarea, rutare trebuie să fie cât mai scurtă și directă posibil. Asigurați-vă că utilizați lățimi de urmărire care sunt suficient de largi pentru a face față sarcinii curente. De asemenea, ar trebui să direcționați colțurile în urmele de putere la un unghi de 45 de grade sau să le rotunjiți. Un alt punct important este evitarea direcționării altor urme de semnal prin zona de alimentare cât mai mult posibil.

Avioane la sol: Crearea unei bune scheme de împământare solide pentru alimentarea cu energie este importantă în controlul zgomotului. Pentru a crea cea mai optimă masă de alimentare cu energie electrică, cel mai bine este să folosiți un plan solid în loc de urme. De asemenea, este o idee bună să creați un plan de masă pentru sursa de alimentare care este separat de planul de masă comun pentru restul plăcii. Acest lucru va izola zgomotul căilor curente de întoarcere de restul proiectării și va împiedica căile regulate de întoarcere a semnalului să încerce să străpungă o zonă cu sol zgomotos în planul comun. Cele două planuri terestre ar trebui apoi să se conecteze într-un singur punct pentru a le izola unul de celălalt cât mai mult posibil.

Termic: O sursă de alimentare va rula fierbinte și veți dori să utilizați canale termice sub piese fierbinți care vor rula în planurile solului pentru a disipa căldura. De asemenea, poate fi necesar să proiectați în chiuvete de căldură suplimentare mecanice, după cum este necesar.

Există multe de luat în considerare atunci când proiectați o sursă de alimentare; diferențele de distanțe dintre componente, lățimile de urmărire și conexiunile planului de masă sunt doar începutul. Pentru a gestiona toate aceste cerințe, aveți nevoie de un instrument de proiectare versatil care poate fi configurat pentru cea mai mare cantitate de control.

Instrumentele potrivite de proiectare PCB vă vor ajuta să amplasați și să lucrați cu componentele din proiectarea dvs.

Cea mai bună utilizare a instrumentelor dvs. de proiectare PCB pentru surse de alimentare

Pentru a vă ajuta cu proiectarea sursei de alimentare izolate, utilizați cât mai multe reguli de proiectare și constrângeri în sistemul dvs. CAD. Creați clase de componente de alimentare, astfel încât să puteți seta distanțe separate pentru plasare. În același mod, creați cât mai multe reguli de rețea individuale și reguli de clasă de rețea pentru a controla toate lățimile de urmărire de care aveți nevoie. Configurându-le înainte de a începe, nu va trebui să vă faceți griji cu privire la combaterea RDC-urilor online în timp ce vă proiectați sursa de alimentare.

O altă caracteristică utilă este capacitatea de a vizualiza și verifica aspectul sursei de alimentare în 3D. Acest lucru vă va spune imediat despre orice încălcare a autorizației pe care o puteți avea. Deoarece transformatoarele și alte componente de putere sunt mai înalte și mai mari decât celelalte părți de pe placa dvs., este posibil să întâmpinați probleme pe care în mod normal nu le întâlniți. Ultimul lucru pe care doriți să-l aflați în timpul prototipării este că transformatorul dvs. trece prin carcasa dispozitivului, deoarece era într-o locație greșită.

Din fericire, instrumentele de proiectare PCB de care aveți nevoie pentru planuri izolate de alimentare sunt deja disponibile pentru dvs. din linia Cadence de instrumente EDA de înaltă performanță. OrCAD PCB Designer are caracteristicile pe care le-am discutat aici, incluzând o gamă completă de reguli și constrângeri de proiectare, precum și vizualizare 3D interactivă și verificare.

Dacă doriți să aflați mai multe despre modul în care Cadence are soluția pentru dvs., discutați cu noi și cu echipa noastră de experți.

Despre autor

Soluțiile Cadence PCB sunt un instrument complet de proiectare față în spate pentru a permite crearea rapidă și eficientă a produselor. Cadența permite utilizatorilor să scurteze cu precizie ciclurile de proiectare pentru a le transmite producției prin standardul industrial IPC-2581 modern.

Urmăriți pe Linkedin Vizitați site-ul web Mai mult conținut de Cadence PCB Solutions
Articolul anterior

izolată

Când lucrați cu proiectele dvs. auto, s-ar putea să întâlniți o diodă de alternator proastă. Automobile mai inteligente.

Articolul următor

Puteți identifica sursele de zgomot uitându-vă la densitatea spectrală a puterii zgomotului pentru semnul dvs. de timp continuu.