EMC a napájecí zdroje Usměrňovač s filtrem Analogový (lineární) stabilizátor Spínané zdroje Step Down Step Up Propojení zdroj spotřebič
EMC a napájecí zdroje Usměrňovač s filtrem Plochy proudových smyček Vypínač a vstupní svorky Izolační vzdálenosti Layout Cn
EMC a napájecí zdroje Analogový stabilizátor Vstupní kondenzátory Ochranná dioda Výstupní kondenzátory Layout - společný vodič
EMC a napájecí zdroje Spínané zdroje Plochy proudových smyček Výstupní napětí ze svorek kondenzátoru (LOW ESR) Izolační vzdálenosti primár-sekundár Layout společného vodiče proudy Layout vodičů indukčnosti napětí Layout Sense!!! Ne vždy jsou doporučené layouty z pdf o součástkách správně!!!
Princip činnosti Step Down zdroje STATICKY: SW ON U +0V +0V Vin Řídicí obvod SW C C FB D L +3,3V U +0V -0,5V +3,3V SW OFF Vin SW L U Řídicí obvod C C FB D U
Princip činnosti Step Down zdroje DYNAMICKY: SW ON OFF U +0V Vin Řídicí obvod SW +0V 0ns C C FB D -0,5V L +3,3V U SW OFF ON U +0V Vin Řídicí obvod SW -0,5V 0ns C C FB D +0V L +3,3V U
Pravidla pro návrh DPS Step Down zdroje žádné citlivé signálové spoje v okolí (např. FB) velké du/dt 000V/µs výstupní svorka U a FB co nejblíže C U +0V +3,3V Vin Řídicí obvod SW C C FB D L U minimalizace parazitních indukčností a ploch proudových smyček velké di/dt 00A/µs Indukčnost vodiče 0nH/cm cm V!!!!
Pravidla pro návrh DPS Step Down zdroje Řídicí obvod FB Vin SW +0V D U C L C +3,3V U Minimální plochy proudových smyček C -L -C a D -L -C Minimální délka (a indukčnost) spoje mezi C -D -C Žádné citlivé spoje v okolí uzlu SW-L -D a FB integrovaného obvodu zapojit mezi C a výstupní svorky (zátěž)
Příklad Step Down zdroje a doporučení layoutu DPS Ne vždy jsou doporučení výrobce optimálni!!! L C D C Obvodově správné, ale graficky nevhodné schéma: Optický dojem výstupního napětí z pinu BD nebo L (správně má být výstup z C ) Není zdůrazněna důležitost větve mezi C a D Nevhodné místo zapojení FB resp. R 36kOhm (ne mezi L a C ) Nevhodné grafické zpracování mezi C a C
Příklad Step Down zdroje a doporučení layoutu DPS Ne vždy jsou doporučení výrobce optimálni!!! L C D C Ne příliš optimální layout DPS: Velké plochy proudových smyček Dlouhá cesta spoje mezi C, C a D Nevhodný bod připojení integr. obvodu Konfigurace bude funkční za předpokladu posílení pomocí matice prokovů a přídavných ploch ve více vrstvách DPS = neúsporný layout
Příklad Step Down zdroje a doporučení layoutu DPS Ne vždy jsou doporučení výrobce optimálni!!! L C D Návrh dle doporučení výrobce Vlastní návrh C
Příklad Step Down zdroje a doporučení layoutu DPS Ne vždy jsou doporučení výrobce optimálni!!! L D C D C L C Ne příliš optimální layout DPS: Velké plochy proudových smyček Rozvětvení cesty C D a C C Dlouhá cesta spoje mezi C, C a D Nevhodný bod připojení integr. obvodu C Konfigurace bude funkční za předpokladu posílení pomocí matice prokovů a přídavných ploch ve více vrstvách DPS = neúsporný layout
Měření Step Down zdroje neoptimální layout Dlouhá cesta Výstupní napětí U mezi C a C blíže k L než C +0V Vin SW +3,3V L U Řídicí obvod C C FB D U Dlouhá cesta mezi C a C Dlouhá cesta mezi D a C
Měření Step Down zdroje optimální layout Řídicí obvod FB Vin SW +0V D U C L C +3,3V U
Měření Step Down zdroje porovnání ŠPATNĚ SPRÁVNĚ U U U C-C U C-D SPRÁVNĚ ŠPATNĚ
Princip činnosti Step Up zdroje ON Řídicí a regulační obvod Q U DD OFF Řídicí a regulační obvod Q U DD Lz Z L Z L Z dt + U L di Řídicí obvod cyklicky zapíná a vypíná tranzistor Q Je-li Q sepnutý, protéká proud indukčností L Z Při vypínání proudu (di/dt) na indukčnosti vznikne překmit napětí U Lz
Princip činnosti Step Up zdroje ON U DD OFF U DD Řídicí a regulační obvod Q L Z D C Řídicí a regulační obvod L Z Q + U D C Lz L Z di dt U > U DD Překmit napětí U Lz se usměrní přes D do C Na kondenzátoru C tak může být akumulováno napětí U v řádu stovek až tisíců voltů
Princip činnosti Step Up zdroje STATICKY: 3.3V +3,3V C L 0uH 5 4 U VIN 0V D DFLS40L +V U 47uF/6.3V U LT935 C 0uF/6V R 33k V SW FB 3 SHDN SW ON R 3.9k
Princip činnosti Step Up zdroje STATICKY: 3.3V +3,3V C L 0uH 5 4 U VIN +V D DFLS40L +V U 47uF/6.3V U LT935 C 0uF/6V R 33k V SW FB 3 SHDN SW OFF R 3.9k
Princip činnosti Step Up zdroje DYNAMICKY: 3.3V C L 0uH 5 4 U VIN 0V +V 0ns D DFLS40L U 47uF/6.3V U LT935 C 0uF/6V R 33k V SW FB 3 SHDN SW ON OFF R 3.9k
Princip činnosti Step Up zdroje DYNAMICKY: 3.3V C L 0uH 5 4 U VIN +V 0V 0ns D DFLS40L U 47uF/6.3V U LT935 SW FB 3 SHDN C R 33k 0uF/6V V SW OFF ON R 3.9k
Pravidla pro návrh DPS Step Down zdroje žádné citlivé signálové spoje v okolí (např. FB) velké du/dt 000V/µs 3.3V C L 0uH 5 4 U VIN D DFLS40L výstupní svorka U a FB co nejblíže C U 47uF/6.3V U LT935 SW FB 3 SHDN C 0uF/6V R 33k V minimalizace parazitních indukčností a ploch proudových smyček velké di/dt 00A/µs R 3.9k Indukčnost vodiče 0nH/cm cm V!!!!
Pravidla pro návrh DPS Step Down zdroje 3.3V C 47uF/6.3V L 0uH 5 4 U VIN SW D DFLS40L C 0uF/6V R 33k V R 3.9k FB 3 SHDN LT935 Minimální plochy proudových smyček C -L -U a C -L -D -C Minimální délka (a indukčnost) spoje mezi C -U -C Žádné citlivé spoje v okolí uzlu L -SW-D FB integrovaného obvodu zapojit mezi C a výstupní svorky (zátěž)
Propojení zdroj spotřebič (spínaný ) stabilizátor přívod V plocha jádro MCU V +/-50mV, A a) Odpor 0cm vodiče na DPS o šířce mm a tloušťce 4um: R l S t l w 9 0. 7,8.0 6 3 4.0.0 4 m b) Odpor 0cm nekonečné plochy na DPS o tloušťce 4um: - 9 d 7,8. 0 0. R ln ln m - 6-3 t r 3,4 4. 0 0,5. 0
Propojení zdroj spotřebič (spínaný ) stabilizátor přívod V plocha jádro MCU V +/-50mV, A a) Odpor 0cm vodiče na DPS o šířce mm a tloušťce 4um: R l S t l w 9 0. 7,8.0 6 3 4.0.0 b) Odpor 0cm nekonečné plochy na DPS o tloušťce 4um: - 9 d 7,8. 0 0. R ln ln m - 6-3 t r 3,4 4. 0 0,5. 0 4 m Neplatí pro porézní měď na DPS => reálně cca 00mΩ Konečná plocha + porézní měď na DPS => reálně cca 0mΩ
Propojení zdroj spotřebič (spínaný ) stabilizátor přívod V plocha jádro MCU V +/-50mV, A 00mΩ @ A => 00mV a) Odpor 0cm vodiče na DPS o šířce mm a tloušťce 4um: R l S t l w 9 0. 7,8.0 6 3 4.0.0 b) Odpor 0cm nekonečné plochy na DPS o tloušťce 4um: - 9 d 7,8. 0 0. R ln ln m - 6-3 t r 3,4 4. 0 0,5. 0 4 m Neplatí pro porézní měď na DPS => reálně cca 00mΩ Konečná plocha + porézní měď na DPS => reálně cca 0mΩ
Propojení zdroj spotřebič (spínaný ) stabilizátor přívod V plocha jádro MCU V +/-50mV, A Přívod napájení PLOCHOU (ne vodičem) a) Odpor 0cm vodiče na DPS o šířce mm a tloušťce 4um: Reálně cca 00mΩ b) Odpor 0cm nekonečné plochy na DPS o tloušťce 4um: Reálně cca 0mΩ KRÁTKÁ vzdálenost zdroj-spotřebič Přívod napájení se chová jako anténa pro příjem/vyzařování rušení
Propojení zdroj spotřebič (velké proudy) Zpětná vazba regulace napětí zdroj ŠPATNĚ napájení spotřebič plocha zdroj napájení SPRÁVNĚ spotřebič plocha
EMC a napájecí zdroje zdroje a literatura Záhlava, V. : Návrh a konstrukce desek plošných spojů, BEN, Praha 0 Katalogové listy součástek