Eletrônica de Potência em PCB: Projete e Simule sua PCB de Fonte de Alimentação com o Melhor Software ECAD

Um PCB para uma fonte de alimentação pode ser tão difícil de projetar quanto equipamentos de rede de alta velocidade e sistemas embarcados complexos. Esses designs de placas de circuito precisam levar em conta uma gama de comportamentos e requisitos de segurança, especialmente ao lidar com altas tensões e correntes alcançando a saída da fonte de alimentação. Além dos padrões de segurança envolvidos nos PCBs de fontes de alimentação, a seleção de componentes é crítica para garantir que o design possa fornecer a saída de energia desejada sem ruído excessivo, oscilações e geração de calor.

Com as ferramentas CAD certas e recursos de busca de componentes, é fácil encontrar e adicionar componentes aos seus designs de fonte de alimentação. Você pode então criar rapidamente seu layout enquanto garante que seu design esteja em conformidade com os padrões industriais básicos sobre ESD, gerenciamento de corrente e térmico, segurança e muito mais. Continue lendo para ver algumas diretrizes importantes sobre o design de PCB de fonte de alimentação e como você pode garantir

ALTIUM DESIGNER^®

Um pacote de design de PCB de fonte de alimentação unificado com as melhores ferramentas de simulação e layout do mercado.

Eletrodomésticos, sistemas industriais, computadores, equipamentos de medição de precisão e muitos outros sistemas precisam ter uma alimentação estável, proveniente de uma unidade de fornecimento de energia integrada ou externa. PCBs para unidades de fornecimento de energia precisam equilibrar diversos requisitos de design, como gestão térmica, EMI e ruído, e segurança. Satisfazer todos esses requisitos pode ser difícil, especialmente quando você não possui o software de design adequado.

Os diversos circuitos utilizados em fontes de alimentação também podem ser muito complexos, exigindo uma gama de componentes, bem como simulações para verificar os designs. Um projetista de PCB para fonte de alimentação precisa de um conjunto completo de ferramentas de design para realizar seu trabalho, garantindo que ele cumpra com os importantes requisitos de design e segurança. Para garantir que seu design satisfaça os requisitos básicos, compilamos algumas diretrizes de design importantes para ajudá-lo a construir PCBs seguras e altamente eficientes para fontes de alimentação.

Se você seguir as diretrizes de design corretas e usar o melhor software de layout de PCB, você pode criar um PCB de núcleo metálico que pode ser fabricado em escala. Siga estas diretrizes para garantir que seu PCB de núcleo metálico seja fabricável e siga os padrões básicos da indústria.

Padrões de Design Importantes para PCBs de Fonte de Alimentação

Existem muitos padrões da indústria que se aplicam a PCBs de fontes de alimentação, variando desde padrões IPC até outros padrões específicos da indústria. Dois dos padrões IPC básicos que garantirão que sua fonte de alimentação não sofra com ESD (Descarga Eletrostática) ou aumento excessivo de temperatura nos condutores são:

• IPC-2221: Este padrão de qualificação de design geral aplica-se a projetos de fontes de alimentação especificando requisitos de distância de escoamento e separação. Esses requisitos têm como objetivo ajudar a prevenir ESD entre condutores expostos na camada superficial e entre condutores em camadas internas.
• IPC-2152: Este padrão aplica-se à capacidade de condução de corrente em condutores com a intenção de limitar o aumento de temperatura nos condutores. Esse limite deve ser usado para dimensionar polígonos, preenchimento de cobre, planos de potência e trilhas de potência nas camadas superficiais e internas.

Outros padrões IPC importantes regerão a confiabilidade, como o IPC-6012 e o IPC-A-600, que podem classificar um projeto de fonte de alimentação como Classe 2 ou Classe 3. Padrões UL/IEC também são importantes em várias indústrias, pois especificarão requisitos de segurança em uma gama de produtos.

Um Pacote CAD Completo Ajuda Você a Projetar de Acordo com os Padrões

O layout da sua PCB para a fonte de alimentação precisará de uma gama de ferramentas CAD para o design de polígonos, definição de camadas de sinal e plano, criação de trilhas de alimentação e muito mais. Com as melhores ferramentas CAD em uma aplicação como o Altium Designer, você também pode colocar um dissipador de calor no seu design para ajudar a dissipar cargas térmicas e manter a temperatura baixa.

• Sua PCB de fonte de alimentação suportará uma gama de tensões durante a conversão e regulação de energia. Use software de design que siga o padrão IPC-2221 para distâncias de isolamento de condutores.

  Aprenda mais sobre o design conforme os padrões IPC-2221 em designs de alta tensão.

• Siga o padrão IPC-2152 para garantir que os condutores no layout da sua PCB não experimentem aumento excessivo de temperatura.

  Aprenda mais sobre o dimensionamento de condutores no layout da sua PCB para garantir um aumento de temperatura baixo.

• Quando chegar a hora de começar a criar o layout da sua PCB de fonte de alimentação, seu design pode se beneficiar de um material de empilhamento de PCB alternativo, como uma PCB de cerâmica ou com núcleo de metal.

  Aprenda mais sobre a seleção de materiais de substrato de PCB alternativos.

Uma vez que você dimensione seus condutores, crie seu arranjo de planos de alimentação e terra na PCB no Altium Designer.

Design de Circuito, Simulação e Análise para PCBs de Fonte de Alimentação

Utilizar as ferramentas certas de editor de esquemáticos dará a você o poder de visualizar a cadeia de suprimentos eletrônicos para projetos de fontes de alimentação. Não importa qual topologia você deseja implementar no seu design de PCB, você precisará encontrar componentes que possam fornecer a tensão e corrente de saída necessárias na sua fonte de alimentação. Um excelente editor de esquemáticos com ferramentas de design hierárquico ajudará você a se manter organizado e a criar esquemáticos claros com os componentes requeridos.

Para começar a localizar componentes para sua fonte de alimentação, determine os vários componentes que você precisará para a topologia específica da sua fonte de alimentação. Você pode então usar as ferramentas de cadeia de suprimentos no Altium Designer para encontrar dados de componentes, e pode começar a criar símbolos esquemáticos e footprints de PCB para suas peças. Em seguida, você pode começar a implementar a topologia desejada com as melhores ferramentas de layout de PCB no Altium Designer.

Ferramentas de Simulação, Design e Layout em Um Único Programa

Não recorra ao uso de ferramentas de simulação externas para complementar suas ferramentas de design. Você pode usar o motor SPICE no Altium Designer para simular a distribuição de energia nos seus circuitos reguladores, e pode visualizar resultados importantes de análise transitória para a saída de energia no seu design. Após avaliar completamente o comportamento elétrico nos seus circuitos de fornecimento de energia, você pode usar uma ferramenta integrada de captura esquemática para iniciar o layout da sua PCB. Somente o Altium Designer pode guiá-lo por todo o processo de design de fornecimento de energia sem nenhum programa externo de design e simulação.

• Existem várias topologias de reguladores de tensão padrão que você pode implementar no seu fornecimento de energia com as ferramentas de design e simulação corretas.

  Saiba mais sobre topologias padrão de conversores de energia.

• Os componentes que você selecionar serão um grande determinante da confiabilidade e do comportamento elétrico estável.

  Saiba mais sobre a seleção de componentes como indutores para reguladores chaveados.

• Ao iniciar o layout da sua PCB para o seu fornecimento de energia, certifique-se de implementar as melhores práticas de DFM para garantir que sua placa possa passar facilmente pela fabricação.

  Saiba mais sobre o design para fabricação de PCB.

Construa e simule este layout de PCB de alta qualidade para um conversor ressonante LLC no Altium Designer.

Todas as Suas Ferramentas de Design de PCB para Fornecimento de Energia em Uma Única Aplicação

Até agora, deve estar claro que projetar fontes de alimentação seguras requer múltiplas ferramentas de design, etapas de análise, componentes e simulações. Para se manter produtivo, os projetistas de eletrônica de potência precisam de um conjunto completo de ferramentas de layout de PCB, simulação e sourcing de componentes, e os projetistas podem trabalhar com a máxima produtividade quando todas as suas ferramentas de design estão em um único programa.

A grande vantagem do Altium Designer sobre outras aplicações ECAD é sua integração. Tudo o que é necessário para projetar eletrônicos de potência e outros designs avançados está localizado em um único programa. Você não precisará adicionar programas externos para finalizar seus designs, você pode fazer tudo o que é necessário para obter seu circuito projetado e fabricado com uma única aplicação.

Design Orientado por Regras Ajuda a Garantir Eficiência e Segurança

A força do Altium Designer vem de seu conjunto completo de ferramentas de design orientado por regras. Você pode facilmente definir importantes distâncias de segurança e elétricas como regras de design no Altium Designer, e o motor de design interno verificará o layout da sua PCB de fonte de alimentação contra esses padrões à medida que sua placa é criada. Nenhuma outra aplicação de design de PCB ajuda você a construir de acordo com os padrões de segurança e confiabilidade exigidos nas placas de circuito de hoje para fontes de alimentação, reguladores e conversores de potência.

• O Altium Designer ajuda a garantir que o seu PCB para a fonte de alimentação esteja em conformidade com os padrões básicos da indústria, com seu conjunto completo de recursos de design orientado por regras.

  Saiba mais sobre o conjunto completo de ferramentas de design de PCB no Altium Designer.

• Os PCBs de fontes de alimentação podem ter uma gama de componentes complexos que requerem um cuidadoso design 3D para garantir o encaixe em uma caixa enquanto cumprem com importantes padrões de segurança.

  Saiba mais sobre os recursos de design de PCB 3D nativos do Altium Designer.

• Quando você estiver pronto para compartilhar seus designs com os membros da sua equipe, você usa a plataforma Altium 365, a única plataforma em nuvem que permite compartilhar e colaborar em projetos complexos de placas de circuito.

  Saiba mais sobre o compartilhamento dos dados do seu projeto de PCB com o Altium 365.

O Altium Designer inclui tudo o que é necessário para garantir a segurança e a conformidade com os padrões da indústria.

O Altium Designer dá acesso a um conjunto completo de ferramentas de design de PCB que ajudam você a criar designs de fontes de alimentação altamente eficientes e seguros. Esqueça de usar múltiplos programas para design, layout e simulação, use o melhor conjunto de ferramentas de design de PCB da indústria em uma aplicação poderosa.

Altium Designer no Altium 365 oferece um nível de integração sem precedentes para a indústria eletrônica, até então relegado ao mundo do desenvolvimento de software, permitindo que os designers trabalhem de casa e alcancem níveis de eficiência sem precedentes.

Apenas começamos a explorar o que é possível fazer com Altium Designer no Altium 365. Você pode verificar a página do produto para uma descrição mais detalhada das funcionalidades ou um dos Webinars Sob Demanda.