Layout, Verdrahtung und Auswahl von Schaltnetzteilen
Schaltnetzteile sind hocheffiziente Stromwandler mit einem theoretischen Wert von nahezu 100 % und einer großen Typenvielfalt. Je nach topologischer Struktur gibt es Boost, Buck, Boost Buck, Charge Dump usw.; je nach Schaltsteuerungsmethode gibt es PWM und PFM; je nach Kategorie der Schaltröhren gibt es BJT, FET, IGBT usw. Diese Diskussion konzentriert sich auf die häufig verwendeten PWM-Steuerungstypen Buck und Boost für die Energieverwaltung von Datenkarten.
Die Hauptkomponenten eines Schaltnetzteils sind: Eingangsquelle, Schalttransistor, Energiespeicherinduktor, Steuerschaltung, Diode, Last und Ausgangskondensator. Derzeit integriert die überwiegende Mehrheit der Halbleiterhersteller Schalttransistoren, Steuerschaltungen und Dioden in einen CMOS/Bipolar-Prozess-Energiemanagement-IC, was externe Schaltkreise erheblich vereinfacht.
Unter ihnen spielt die Energiespeicherinduktivität als Schlüsselkomponente des Schaltnetzteils eine wichtige Rolle für die Leistung des Netzteils und ist auch ein wichtiger Schwerpunkt und ein Debugging-Objekt für Produktdesigningenieure. Mit der Entwicklung von elektronischen Geräten für Verbraucher wie Mobiltelefonen, PMPs und Datenkarten geht die Größe in Richtung leichter, dünner, kompakter und modischer Trends, was im Widerspruch zu der größeren Kapazität und größeren Größe von Induktivitäten und Kondensatoren steht, die für eine stärkere Produktleistung erforderlich sind. Daher ist die Frage, wie die Größe der Induktivität (eingenommene PCB-Fläche und Höhe) des Schaltnetzteils reduziert werden kann, während die Produktleistung sichergestellt wird, ein wichtiges Thema, das in diesem Artikel diskutiert wird. Designer müssen einen Kompromiss zwischen Schaltungsleistung und Induktivitätsparametern eingehen.
Alles hat zwei Seiten, und Schaltnetzteile bilden da keine Ausnahme. Ein schlechtes PCB-Layout und Verdrahtungsdesign verringert nicht nur die Leistung des Schaltnetzteils, sondern verstärkt auch EMV, EMI, Erdung usw. Ein weiteres wichtiges Thema, das in diesem Artikel behandelt wird, sind die zu beachtenden Aspekte und die zu befolgenden Grundsätze beim Layout und der Verdrahtung von Schaltnetzteilen.
Ein Schaltnetzteil-Arbeitszyklus D, Induktivitätswert L, Wirkungsgrad η Formelherleitung
