כיצד למקם קבלים בעיצוב PCB?

קבלים ממלאים תפקיד חשוב בתכנון PCB במהירות גבוהה ולעיתים קרובות הם ההתקן הנפוץ ביותר ב-PCBS. ב-PCB, הקבלים מחולקים בדרך כלל לקבלי פילטר, קבלי ניתוק, קבלים לאחסון אנרגיה וכו'.

1. קבל פלט כוח, קבל מסנן

בדרך כלל אנו מתייחסים לקבל של מעגלי הקלט והיציאה של מודול הכוח כקבל המסנן. הבנה פשוטה היא שהקבל מבטיח את היציבות של אספקת החשמל של הקלט והיציאה. במודול הכוח, קבל המסנן צריך להיות גדול לפני קטן. כפי שמוצג בתמונה, קבל המסנן ממוקם גדול ואז קטן בכיוון החץ.

wps_doc_0

בעת תכנון ספק הכוח, יש לשים לב שהחיווט ועור הנחושת רחבים דיים ומספר החורים מספיק כדי להבטיח כי קיבולת הזרימה עונה על הדרישה. הרוחב ומספר החורים מוערכים בשילוב עם הזרם.

קיבול כניסת הספק

wps_doc_1

קבל כניסת הכוח יוצר לולאת זרם עם לולאת המיתוג. לולאת זרם זו משתנה לפי משרעת גדולה, משרעת Iout. התדר הוא תדר המיתוג. במהלך תהליך המיתוג של שבב DCDC, הזרם שנוצר על ידי לולאת זרם זו משתנה, כולל di/dt מהיר יותר.

במצב BUCK סינכרוני, נתיב הזרם הרציף צריך לעבור דרך פין ה-GND של השבב, וקבל הקלט צריך להיות מחובר בין ה-GND ל-Vin של השבב, כך שהנתיב עשוי להיות קצר ועבה.

wps_doc_2

השטח של טבעת הזרם הזו קטן מספיק, ככל שהקרינה החיצונית של טבעת הזרם הזו תהיה טובה יותר.

2. קבל ניתוק
פין הכוח של IC מהיר צריך מספיק קבלי ניתוק, רצוי אחד לכל פין. בתכנון בפועל, אם אין מקום לקבל הניתוק, ניתן למחוק אותו לפי הצורך.
קיבול הניתוק של פין אספקת החשמל של IC הוא בדרך כלל קטן, כגון 0.1μF, 0.01μF וכו'. החבילה המתאימה גם היא קטנה יחסית, כגון חבילת 0402, חבילת 0603 וכן הלאה. בעת הצבת קבלי ניתוק, יש לשים לב לנקודות הבאות.
(1) הנח קרוב ככל האפשר לפין אספקת החשמל, אחרת ייתכן שלא תהיה לו אפקט ניתוק. תיאורטית, לקבל יש רדיוס ניתוק מסוים, ולכן יש ליישם בקפדנות את עקרון הקרבה.
(2) קבל הניתוק לכובל פין ספק הכוח צריך להיות קצר ככל האפשר, והעופרת צריכה להיות עבה, בדרך כלל רוחב הקו הוא 8 ~ 15 מיל (1 מיל = 0.0254 מ"מ). מטרת העיבוי היא להפחית את השראות העופרת ולהבטיח ביצועי אספקת חשמל.
(3) לאחר שאספקת הכוח ופיני ההארקה של קבל הניתוק מובלים אל מחוץ לרפידת הריתוך, חוררו חורים בקרבת מקום ומתחברים לאספקת החשמל ולמישור ההארקה. יש גם לעבות את העופרת, והחור צריך להיות גדול ככל האפשר. אם ניתן להשתמש בחור עם פתח של 10 מיל, אין להשתמש בחור של 8 מיל.
(4) ודא שלולאת הניתוק תהיה קטנה ככל האפשר

3. קבל אחסון אנרגיה
תפקידו של קבל אחסון האנרגיה הוא להבטיח שה-IC יכול לספק חשמל בזמן הקצר ביותר בעת שימוש בחשמל. הקיבולת של קבל אחסון האנרגיה היא בדרך כלל גדולה, והחבילה המתאימה גם היא גדולה. ב-PCB, קבל אחסון האנרגיה יכול להיות רחוק מהמכשיר, אך לא רחוק מדי, כפי שמוצג בתמונה. מצב מאוורר חור של קבל אחסון אנרגיה הנפוץ מוצג בתמונה.

wps_doc_3

העקרונות של חורים וכבלים מאווררים הם כדלקמן:
(1) העופרת קצרה ועבה ככל האפשר, כך שיש השראות טפילית קטנה.
(2) עבור קבלים לאחסון אנרגיה, או התקנים עם זרם יתר גדול, חורר כמה שיותר חורים.
(3) כמובן, הביצועים החשמליים הטובים ביותר של חור המאוורר הם חור הדיסק. המציאות דורשת התייחסות מקיפה