PCB Design and Layout

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PCB材料の誘電率は、実際のところどれほど一定なのでしょうか? PCB材料の誘電率は、実際のところどれほど一定なのでしょうか? 2 min Blog PCB設計者 PCB設計者 PCB設計者 当社の講座で扱う重要な材料要因の1つが、誘電率、すなわち比誘電率 e r です。これは積層板メーカーによっては Dk と呼ばれることもあります。製品開発者の中には、PCB材料の誘電率が設計においてどのような役割を果たすのか、どのように測定するのか、どのように設計へ反映するのか、 frequency によってどう変化するのか、また積層板メーカーが提供する誘電率データが正確で信頼できるものかどうかについて、十分に理解できていない場合があります。 本記事では、これらのトピックを取り上げるとともに、 PCB materials の誘電率が、ある設計の全体的な成功を左右する重要な要素となる理由を説明します。 誘電率表をざっと見て素早く比較する場合でも、PCBの誘電率値は周波数、構造、測定方法に依存することを忘れないでください。 概要:PCB材料の誘電率 真空の誘電率は、定義上 1 です。真空以外の積層材料の誘電率は、真空を基準として比較されます。この比較によって得られるのが比誘電率 e r であり、平行平板コンデンサのような構造の静電容量に対して、真空と比べて材料がどのような影響を与えるかを表します。誘電体は、その中を伝搬する電磁界の速度も低下させます。エンジニアは、スタックアップ候補となる積層板を比較するために、誘電率表を参照することがよくあります。 記事を読む
温度センサー:正温度係数(PTC)サーミスタ 温度センサー:正温度係数(PTC)サーミスタ 1 min Altium Designer Projects これは、 あらゆるタイプの温度センサーをテストするプロジェクトの第3部です。すべての標準的な実装/トポロジーで行います。プロジェクトに温度センサーを追加したい場合、このシリーズは精度とコストの全範囲をカバーするすべてのオプションを提供します。シリーズの最後には、開発したすべてのセンサーカード用のホストボードを2枚組み立て、さまざまなセンサータイプを全温度範囲および条件下でテスト、比較、対照することができます。このシリーズのこの回では、正の温度係数(PTC)サーミスタセンサーについて詳しく説明します。 このシリーズの導入部では、アナログ温度センサーボード用のプロジェクトテンプレートと、デジタルボード用の別のテンプレートを作成しました。これらのテンプレートと、この記事で取り上げるPTCサーミスタのセンサー実装は GitHubで見つけることができます。いつものように、これらのプロジェクトはオープンソースで、MITライセンスの下でリリースされており、ほとんど制限なく使用できます。 PTCサーミスタをはじめ、数万種類の他のコンポーネントやセンサーを、 天のAltiumライブラリーで見つけることができます。これは、Altium Designer®用の最大のオープンソースライブラリーです。また、ディストリビューターからのコンポーネント在庫を見たい場合は、 Octopart上のPTCサーミスタセンサーをご覧ください。 このシリーズでは、さまざまな温度センサーを取り上げ、それぞれの利点と欠点、一般的な実装/トポロジーについて話していきます。このシリーズでは、以下をカバーします: 負温度係数(NTC)サーミスタ 正温度係数(PTC)サーミスタ 抵抗温度検出器(RTD) アナログ温度センサIC デジタル温度センサIC 熱電対 上記は、 Altium 365 Viewerで読むことになるPCBデザインです。これは、デザインを見たり、ボタンをクリックするだけでダウンロードできる無料の方法で、同僚、クライアント、友人とつながることができます。デザインを数秒でアップロードし、重いソフトウェアや高性能なコンピューターなしで、詳細に深く見るためのインタラクティブな方法を持つことができます。 正温度係数(PTC)サーミスタ 記事を読む
PFC回路設計と電源システムのレイアウト PFC回路設計と電源システムのレイアウト 1 min Thought Leadership 私たちが望むように、PCBへの電力入力が常にクリーンなDCや正弦波信号であるわけではありません。整流器からのDCは出力キャパシタからのリップルを含んでいることがあり、AC信号にはノイズが含まれていたり、完璧な正弦波ではないことがあります。これらの問題を修正する方法はいくつかあり、適切なフィルタ回路を選択するか、入力波を整形してシステム内の負荷に最大の電力出力を生み出すことができます。 AC電源システムを扱っている場合、電源での電流/電力の引き下げを行うか、または負荷への利用可能な電力を増加させるために、電力因数補正(PFC)が必要になることがあります。PFC回路はICとして入手可能ですが、高電圧/高電流システムの要求に対応することはできません。電力因数を1に近づけるために、PCB上に独自のPFC回路設計とレイアウトが必要になります。ここでは、独自のPFC回路を設計しシミュレートする方法と、PFC回路のレイアウトのヒントをいくつか紹介します。 電力因数補正とは何か? 電源の力率は、実際に消費される実効電力と見かけの電力(RMSボルトおよびアンペアで)の比率であり、この数値は0から1の範囲です。ACソースに整流器を接続した 電源回路の典型的なスイッチングレギュレータは、入力電圧がそのピークに近づくと小さなバーストで電流を引き出します。入力線から引き出される電流が正弦波電圧波形から逸脱するほど、力率は小さくなります。力率は基本的に電力効率の別の指標です。 例として、レギュレータが96%効率的であると仮定します。全体の電源の力率が60%の場合、実際の効率は96%x 60%= 57.6%になります。PFC回路設計を使用する目的は、力率をできるだけ1に近づけることです。力率が1に近づくと、実際に消費される実効電力は、理想的なRMS入力電圧および電流を使用して計算する見かけの電力に近づきます。 新しい製品をヨーロッパで販売する予定がある場合、電源にPFCを適用することを確認する必要があります。最も重要な規制はEN61000-3-2で、少なくとも75Wの入力電力を持ち、サービス入口で最大16Aまで引き出す電力システムに適用されます。この規制は、レギュレータの入力で測定された39番目の高調波までの全高調波歪み(THD)にも制限を設けています。これはPFC回路のもう一つの利点を示しています。より大きな電力因数を持つ電源は、DCレギュレータの入力でTHDがほぼゼロになります。 PFC回路設計とトポロジー PFCコンバータは、 ブーストまたはバックトポロジーで実装できます。バックブーストトポロジーもありますが、入力電圧を通常、上げたり下げたりして一定レベルで調整する必要があるため、これほど人気はありません。バックとブーストの2つのバージョンは以下に示されています。これらの回路図が標準的なバックまたはブーストDC-DCコンバータから期待されるものと一致するなら、正解です!全体の回路図は同一ですが、これらの回路のコンポーネント選択が回路によって提供される電力因数の増加に影響を与えます。 PFC回路が一般的なスイッチングレギュレータと何が違うのか?PFC回路設計における重要な点は、適切な動作モードを選択することであり、これにはこの回路で正しいインダクタを選択することが含まれます。インダクタは、MOSFETがオンの間に入力電圧が上昇するにつれてインダクタを通る電流がどれだけ速く増加するかを決定します。MOSFETがオフに切り替えられると、インダクタは逆起電力を提供し、それによってより多くの電流を負荷に向けます。 インダクタのリップル波形は、一般的なスイッチングレギュレータの場合と同様に、インダクタのサイズによって決まります。インダクタが小さいほどリップル波は大きくなります。波形の制御は、MOSFETにPWMまたはPFMパルスを適用することで維持されます。以下に示される3つのPFC回路モードは、インダクタのサイズとMOSFETに適用される変調の種類によって決まります。以下の表は、各モードでの変調と電流特性をまとめたものです。 モード 変調 電流特性 CCM PWM 平均電流が理想的な正弦波電流に近く、リップルが低い、高速SiCショットキーダイオードを使用して効率を向上させる。最高の出力電力に最適。 記事を読む