כיצד למקם קבלים בתכנון PCB?

קבלים ממלאים תפקיד חשוב בתכנון מעגלים מודפסים במהירות גבוהה והם לרוב המכשיר הנפוץ ביותר במעגלים מודפסים (PCB). במעגלים מודפסים, קבלים מחולקים בדרך כלל לקבלי סינון, קבלי ניתוק, קבלי אחסון אנרגיה וכו'.

1. קבל פלט כוח, קבל סינון

אנו בדרך כלל מתייחסים לקבל של מעגלי הקלט והפלט של מודול החשמל כקבל מסנן. ההבנה הפשוטה היא שהקבל מבטיח את יציבות ספק הכוח של הקלט והפלט. במודול החשמל, 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 וקליפת הנחושת רחבים מספיק ומספר החורים מספיק כדי להבטיח שקיבולת הזרימה תעמוד בדרישה. הרוחב ומספר החורים מוערכים בהתאם לזרם.

קיבול קלט הספק

wps_doc_1

קבל קלט ההספק יוצר לולאת זרם עם לולאת המיתוג. לולאת זרם זו משתנה במשרעת גדולה, משרעת Iout. התדר הוא תדר המיתוג. במהלך תהליך המיתוג של שבב DCDC, הזרם שנוצר על ידי לולאת זרם זו משתנה, כולל di/dt מהירים 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

ככל ששטח טבעת הזרם הזו קטן מספיק, כך הקרינה החיצונית של טבעת הזרם הזו תהיה טובה יותר.

2. קבל ניתוק
פין ההספק של מעגל משולב מהיר זקוק לכמות מספקת של קבלי ניתוק, רצוי אחד לכל פין. בתכנון בפועל, אם אין מקום לקבל הניתוק, ניתן למחוק אותו לפי הצורך.
קיבול הניתוק של פין ספק הכוח של המעגל המשולב הוא בדרך כלל קטן, כגון 0.1μF, 0.01μF וכו'. המארז המתאים גם הוא קטן יחסית, כגון מארז 0402, מארז 0603 וכן הלאה. בעת הצבת קבלי ניתוק, יש לשים לב לנקודות הבאות.
(1) יש למקם אותו קרוב ככל האפשר לפין ספק הכוח, אחרת ייתכן שלא תהיה לו אפקט ניתוק. תיאורטית, לקבל יש רדיוס ניתוק מסוים, ולכן יש ליישם בקפדנות את עקרון הקרבה.
(2) קבל הניתוק למוליך פין ספק הכוח צריך להיות קצר ככל האפשר, והמוליך צריך להיות עבה, בדרך כלל רוחב הקו הוא 8 ~ 15 מיל (1 מיל = 0.0254 מ"מ). מטרת העיבוי היא להפחית את השראות המוליך ולהבטיח את ביצועי ספק הכוח.
(3) לאחר שפיני ספק הכוח והארקה של קבל הניתוק מובלים אל מחוץ למשטח הריתוך, חוררו חורים בקרבת מקום וחברו לספק הכוח ולמישור הארקה. יש לעבות גם את המוליך, והחור צריך להיות גדול ככל האפשר. אם ניתן להשתמש בחור עם פתח של 10 מ"מ, אין להשתמש בחור של 8 מ"מ.
(4) יש לוודא שלולאת הניתוק קטנה ככל האפשר

3. קבל אחסון אנרגיה
תפקידו של קבל אגירת האנרגיה הוא להבטיח שהמעגל המשולב (IC) יוכל לספק חשמל בזמן הקצר ביותר בעת שימוש בחשמל. קיבולת קבל אגירת האנרגיה גדולה בדרך כלל, וגם המארז המתאים גדול. במעגל המודפס (PCB), קבל אגירת האנרגיה יכול להיות מרוחק מהמכשיר, אך לא רחוק מדי, כפי שמוצג בתמונה. מצב חור-מאוורר של קבל אגירת אנרגיה נפוץ מוצג בתמונה.

wps_doc_3

עקרונות חורי המאוורר והכבלים הם כדלקמן:
(1) המוליך קצר ועבה ככל האפשר, כך שתהיה השראות טפילית קטנה.
(2) עבור קבלים לאגירת אנרגיה, או התקנים עם זרם יתר גדול, יש לנקב כמה שיותר חורים.
(3) כמובן, הביצועים החשמליים הטובים ביותר של חור המאוורר הם חור הדיסק. המציאות דורשת שיקול דעת מקיף.