Technické pravidlá a aplikácie rozloženia DPS pre spínané zdroje
V súčasnosti, kvôli elektromagnetickým vlnám generovaným spínanými zdrojmi, ktoré ovplyvňujú normálnu prevádzku ich elektronických produktov, sa správna technológia rozloženia PCB pre napájacie zdroje stala veľmi dôležitou.
V mnohých prípadoch perfektne navrhnutý napájací zdroj na papieri nemusí správne fungovať počas počiatočného ladenia kvôli mnohým problémom s rozložením PCB zdroja. Napríklad v schematickom diagrame spínaného zdroja napájania na spotrebnom elektronickom zariadení by mal byť dizajnér schopný rozlíšiť medzi komponentmi v napájacom obvode a komponentmi v obvode riadiaceho signálu na tejto schéme zapojenia. Ak však konštruktér pristupuje ku všetkým komponentom v tomto napájacom zdroji, ako keby to boli komponenty v digitálnom obvode, problém môže byť dosť vážny. Usporiadanie DPS spínacieho zdroja je úplne odlišné od DPS s digitálnymi obvodmi. Pri usporiadaní digitálnych obvodov môže byť veľa digitálnych čipov automaticky usporiadaných pomocou softvéru PCB a spojovacie vedenia medzi čipmi môžu byť automaticky spojené pomocou softvéru PCB. Spínaný zdroj vyrobený automatickou sadzbou určite nebude správne fungovať. Preto si dizajnéri musia osvojiť a pochopiť správne technické pravidlá rozloženia PCB pre spínané zdroje.
Technické pravidlá pre usporiadanie DPS spínaného zdroja
Kapacita bypassového keramického kondenzátora by nemala byť príliš veľká a jeho parazitná sériová indukčnosť by mala byť čo najviac minimalizovaná. Paralelné zapojenie viacerých kondenzátorov môže zlepšiť vysokofrekvenčné impedančné charakteristiky kondenzátorov
Keď je prevádzková frekvencia kondenzátora nižšia ako fo, kapacitná impedancia Zc klesá so zvyšujúcou sa frekvenciou; Keď je prevádzková frekvencia kondenzátora vyššia ako fo, kapacitná impedancia Zc bude podobná impedancii indukčnosti a zvýši sa so zvyšovaním frekvencie; Keď sa prevádzková frekvencia kondenzátora blíži k fo, impedancia kondenzátora sa rovná jeho ekvivalentnému sériovému odporu (RESR).
Elektrolytické kondenzátory majú vo všeobecnosti veľkú kapacitu a veľkú ekvivalentnú sériovú indukčnosť. Vzhľadom na nízku rezonančnú frekvenciu je možné ho použiť len na nízkofrekvenčné filtrovanie. Tantalové kondenzátory majú vo všeobecnosti väčšiu kapacitu a menšiu ekvivalentnú sériovú indukčnosť, takže ich rezonančná frekvencia je vyššia ako rezonančná frekvencia elektrolytických kondenzátorov a možno ich použiť pri strednom až vysokofrekvenčnom filtrovaní. Kapacita a ekvivalentná sériová indukčnosť keramických kondenzátorov sú vo všeobecnosti veľmi malé, takže ich rezonančná frekvencia je oveľa vyššia ako u elektrolytických kondenzátorov a tantalových kondenzátorov, takže ich možno použiť vo vysokofrekvenčných filtračných a bypassových obvodoch. Vzhľadom k tomu, že rezonančná frekvencia keramických kondenzátorov s malou kapacitou je vyššia ako u veľkokapacitných keramických kondenzátorov
Pri výbere bypassových kondenzátorov nie je vhodné jednoducho použiť keramické kondenzátory s vysokými hodnotami kapacity. Aby sa zlepšili vysokofrekvenčné charakteristiky kondenzátorov, je možné paralelne zapojiť viacero kondenzátorov s rôznymi charakteristikami. Obrázok 1 (a) ukazuje zlepšený efekt impedancie po paralelnom zapojení viacerých kondenzátorov s rôznymi charakteristikami. Nie je ťažké pochopiť dôležitosť tohto pravidla rozloženia pomocou analýzy. Obrázok 1 (b) zobrazuje rôzne spôsoby zapojenia od vstupného napájania (VIN) po záťaž (RL) na PCB. Na zníženie ESL filtračného kondenzátora (C) by mala byť dĺžka vývodu kolíka kondenzátora čo najviac minimalizovaná, pričom smerovanie z kladného VIN k RL a z záporného VIN k RL by malo byť čo najbližšie.
