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PCB기술

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PCB 설계의 3W 원리, 20h 원리 및 55 원리
2020-09-12
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Author:dag      Share

전압 변환용 스위칭 레귤레이터는 인덕터를 사용하여 에너지를 일시적으로 저장합니다. 이러한 인덕터는 일반적으로 크기가 매우 크며 스위칭 조정기의 인쇄 회로 기판(PCB) 레이아웃에 배치해야 합니다. 전류가 순간적으로 변하지는 않지만 인덕턴스를 통해 변경하는 것은 어렵지 않습니다. 변경은 연속적일 수 있으며 일반적으로 상대적으로 느립니다.


스위칭 레귤레이터는 두 개의 다른 경로 사이에서 전류를 앞뒤로 전환합니다. 스위칭 속도는 에지의 지속 시간에 따라 다릅니다. 스위칭 전류가 흐르는 회로를 열 루프 또는 AC 전류 경로라고 하며, 이는 한 스위치 상태에서는 전류를 전도하고 다른 스위치 상태에서는 전류를 전도하지 않습니다. PCB 레이아웃에서 열 회로 영역은 작아야 하고 경로는 짧아야 이러한 트레이스의 기생 인덕턴스를 줄일 수 있습니다. 기생 라인 인덕터는 불필요한 전압 불균형을 생성하고 전자기 간섭(EMI)을 유발합니다.

PCB 보드

그림 1은 주요 열 회로가 점선으로 표시된 강압 조정기를 보여줍니다. 코일 L1은 열 회로의 일부가 아님을 알 수 있습니다. 따라서 인덕터의 위치는 중요하지 않다고 가정할 수 있다. 따라서 2차 회로의 위치는 인덕터의 올바른 위치입니다. 그러나 몇 가지 규칙을 따라야 합니다.

민감한 제어 배선은 인덕터 아래(PCB 표면 위나 아래가 아님), 내부 레이어 또는 PCB 뒷면에 배치해서는 안 됩니다. 전류 흐름의 영향을 받는 코일은 자기장을 생성하여 신호 경로의 약한 신호에 영향을 줍니다. 스위칭 레귤레이터에서 주요 신호 경로는 출력 전압을 스위칭 레귤레이터 IC 또는 저항 분배기에 연결하는 피드백 경로입니다.

또한 실제 코일에는 용량성 및 유도성 효과가 모두 있다는 점에 유의해야 합니다. 코일 권선은 그림 1과 같이 강압 스위칭 레귤레이터의 스위치 노드에 직접 연결됩니다. 결과적으로 코일의 전압은 스위치 노드의 전압만큼 강력하고 빠르게 변화합니다. 회로의 짧은 스위칭 시간과 높은 입력 전압으로 인해 PCB의 다른 경로에 상당한 결합 효과가 있습니다. 따라서 민감한 배선은 코일에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.

PCB 보드

Example circuit of adp2360 step down converter with coil position

그림 2는 adp2360의 레이아웃 예를 보여줍니다. 이 그림에서 그림 1의 중요한 열 회수 로드맵은 녹색입니다. 그림에서 알 수 있듯이 노란색 피드백 경로는 오프라인 루프 L1과 일정 거리를 두고 있습니다. 그것은 PCB의 내부 레이어에 있습니다.

일부 회로 설계자는 코일 아래 PCB의 구리를 원하지 않습니다. 예를 들어 접지 평면 레이어에서도 인덕턴스 아래에 컷아웃을 제공합니다. 목표는 코일 자기장으로 인해 코일 아래의 접지면에서 와전류를 방지하는 것입니다. 이 방법에는 오류가 없지만 접지면이 일관되어야 하고 중단되어서는 안 된다는 주장도 있습니다.

1. 차폐에 사용되는 접지면은 중단 없이 효과적입니다.

2. PCB에 구리가 많을수록 방열성이 향상됩니다.

3. 와전류가 발생하더라도 이러한 전류는 국부적으로만 흐를 수 있으므로 손실이 적고 접지면의 기능에 거의 영향을 미치지 않습니다.

따라서 코일 아래에서도 접지면 레이어가 손상되지 않은 상태로 유지되어야 한다는 데 동의합니다.

결론적으로 스위칭 레귤레이터의 코일이 중요한 열 루프의 일부는 아니지만 코일 아래 또는 근처에 민감한 제어 배선을 배치하지 않는 것이 좋습니다. PCB의 다양한 평면(예: 접지 평면 또는 VDD 평면(공급 전압))은 절단 없이 연속적으로 구성될 수 있습니다.