PCB 전원 공급 장치 레이아웃 가이드

PCB 설계 시 전원 공급 장치 요소를 포함하지 않고 설계하는 경우는 흔하지 않지만, 일반적인 요소라고 해서 PCB 설계에 문제가 발생하지 않는다는 의미는 아닙니다. 고려해야 할 전원 공급 장치에는 선형 전원 공급 장치와 스위치 모드 전원 공급 장치의 두 가지 유형이 있습니다. 이들 각각은 전원 공급 장치 PCB 레이아웃에 대한 과제를 안고 있습니다.

선형 전원 공급 장치

선형 전원 공급 장치 회로는 기본적으로 단순하며 PCB에 직접 장착할 수 있는 구성 요소가 거의 없습니다. 문제는 이러한 구성 회로의 비효율성으로 인해 복사 및 전도되는 열에너지에 대한 상당한 전력 손실을 관리해야 한다는 것입니다. 온도에 민감한 부품이 PCB 위에 장착되거나 보호를 위해 밀폐된 케이스 환경 내에 설치되는 경우 냉각 옵션이 제한될 수 있으므로 이 문제를 해결하기가 어렵습니다.

스위치 모드 전원 공급 장치

스위치 모드 PCB 전원 공급 장치 회로는 선형 PCB 전원 공급 장치보다 더 복잡하지만 훨씬 더 효율적입니다. 이는 열 관리를 다루는 PCB 설계자의 엔지니어링 시간을 최소화할 수 있다는 점에서 훌륭하지만 새로운 문제를 야기합니다. 스위칭 회로는 상당한 수준의 전자파 노이즈를 발생시킬 가능성이 있으며, 이는 PCB 설계자가 관리해야 합니다. 이 전기 노이즈는 PCB의 다른 회로 부품에 영향을 미칠 수 있으며 보드 외부로 방출되어 주변 장치에 영향을 미칠 수 있습니다. 극단적인 경우, PCB 전원 공급 회로에서 발생하는 노이즈가 주 전원 공급 배선을 통해 다시 전도되어 동일한 주 전원 공급 장치에 연결된 다른 장치에 영향을 미칠 수 있습니다.

또 다른 잠재적인 노이즈 문제는 스위치 모드 회로가 출력에 리플 전압을 발생시킨다는 점이며, 이 리플 전압은 올바르게 관리되지 않을 경우 병렬 트랙 또는 번들 와이어 사이의 용량성 결합 또는 유도성 결합을 통해 보드에 간섭을 유발할 수 있습니다. 마지막이자 보다 미묘한 문제는 스위칭 회로가 장착된 PCB에서 접지 바운스가 발생할 가능성이 있다는 것입니다. 급격한 스위칭은 스위칭 구성 요소가 접지면에 연결되는 보드 접지 지점 전위에 일시적인 변화를 일으킬 수 있습니다. 이로 인해 보드 접지면 전체에 일시적인 전위차가 발생합니다. 극단적인 경우, 이 차이로 인해 보드에서 멀리 떨어진 곳에 위치한 부품이 잘못된 전위차로 인해 감지된 신호를 관찰하고 반응하게 될 수 있습니다.

PCB 레이아웃 전원 공급 장치 가이드라인

접지

공간이 제한되지 않는 한, 보드 설계에 전자파 차폐 기능을 제공하는 견고한 전원 공급 장치 접지면을 포함할 수 있습니다. 전체 레이어를 할당할 수 없는 경우, 최소한 PCB 전원 공급 장치 구성 부품 아래의 전체 영역을 덮는 접지 다각형을 고려하세요.

PCB 전원 공급 장치 설계를 위한 PCB 접지면은 노이즈 커플링 효과를 최소화하기 위해 나머지 회로의 공통 접지와 분리되어야 합니다. 또한 이 두 접지 간의 연결은 접지 루프를 방지하기 위해 보드의 한 지점으로 제한되어야 합니다.

트레이스 열전도율

PCB 전원 공급 장치 회로의 트레이스를 가능한 한 짧고 넓게 유지하여 저항 손실과 전자파 노이즈 방출을 최소화합니다. 공간이 허락하는 경우 다각형 주입 영역을 사용하는 것이 좋습니다. 이는 열전도율이 중요한 선형 전원 공급 장치에서 특히 중요합니다.

효과를 극대화하려면 보드 설계에 전원 및 접지면 연결을 위해 비아를 사용하는 솔리드 필 내부 레이어를 포함하는 것이 좋습니다. 비아가 임피던스 증가 지점으로 작용하므로 비아를 사용하여 PCB 전원 공급 장치 트레이스를 한 레이어에서 다른 레이어로 전환하는 것은 피해야 합니다. 더 좋은 방법은 다각형을 다수의 비아와 연결하는 것입니다.

구리 층의 두께는 성능에 영향을 미치지만 두께가 증가하면 비용이 발생하기 때문에 비용과 성능 간의 균형을 유지해야 할 필요가 있습니다.

전도성을 높이는 또 다른 옵션은 솔더 마스크를 변경하여 외부 보드 레이어에 솔더 레이어를 추가하는 것입니다. PCB 전원 공급 장치 설계 부품이 장착된 보드 지점을 PCB 버스 바 또는 외부 와이어와 연결하여 성능을 향상시킬 수도 있습니다.

컴포넌트 배치

최대한 짧은 트레이스 길이가 요구되므로 PCB 전원 공급 장치 구성 요소는 짧은 트레이스 길이를 얻기 위해 최적의 방향으로 가능한 한 서로 가깝게 배치해야 합니다. 이를 위해 보드 양쪽에 부품을 장착하는 것이 포함될 수 있습니다.

추적 라우팅

민감한 신호를 전달하는 트레이스는 12V 전원 공급 장치 PCB 레이아웃 설계 트레이스와 접지면으로 분리된 비연결 보드 레이어의 전원 공급 장치로부터 멀리 떨어져 라우팅하는 것이 이상적입니다. 레이아웃 전원 공급 장치에서 신호로부터 노이즈 커플링을 방지하려면 신호 트레이스가 전력을 전달하는 전원 트레이스와 병렬로 연결되지 않아야 합니다. 근접이 불가피한 경우 신호 트레이스는 노이즈 커플링 효과를 최소화하기 위해 PCB 전원 공급 장치 트레이스와 90도로 교차되어야 합니다.

열 관리

모든 레이아웃 전원 공급 장치 회로는 열을 발생시키므로 보드 설계에는 열 관리가 포함되어야 합니다. 따라서 가장 먼저 고려해야 할 레이아웃은 가능한 한 짧은 트레이스 길이를 유지하면서 발열 부품과 열에 민감한 부품을 분리하는 부품 배치입니다.

다음 고려 사항은 보드의 구리를 사용하여 열전도율을 제공함으로써 핫스팟에서 멀리 위치한 열 발산 가능 영역에서 열을 더욱 균등하게 분배하는 것입니다.
피드백 제어 회로는 종종 발열 스위칭 부품과 함께 배치해야 하는 온도에 민감한 부품을 포함하며, 이는 스위치 모드 PCB 전원 공급 장치에 문제가 될 수 있습니다. 핫스팟이 제어되지 않으면 레이아웃 전원 공급이 불안정해지고 열 문제가 악화될 수 있습니다.

요약

전원 공급 장치는 PCB에서 대부분의 열 및 노이즈 문제의 원인이 될 수 있으므로 보드 설계 시 처음부터 이를 고려해야 합니다. 좋은 보드 설계는 좋은 PCB 전원 공급 장치 레이아웃에서 시작됩니다.

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