Proiectare filtru de alimentare pentru automatizarea PCB Tempo
9 ianuarie 2017, în Tom's Circuits
Proiectarea incorectă a filtrului de alimentare cu energie electrică duce la hardware necredibil. Acest lucru este îngrozitor de frecvent. Proiectarea corectă a filtrului de alimentare ajută la eliminarea unei clase întregi de probleme misterioase de circuit și îmbunătățește ocolirea sursei de alimentare. Pentru a crea un design mai bun, urmați acești pași:
- Înțelegeți cerințele de filtrare a sursei de alimentare.
- Folosiți reguli simple pentru a găsi valorile componentelor.
- Iterează designul folosind un simulator de circuit.
Ondulația de înaltă frecvență trece direct printr-un regulator liniar. Ripple-ul provine din surse de comutare, circuite digitale și interferențe radio. La frecvențe peste aproximativ 10 kHz, majoritatea regulatoarelor liniare încep să-și piardă eficacitatea. Micii condensatori de bypass distribuiți între circuite integrate devin eficiente la aproximativ 1 MHz. Un filtru simplu de decuplare a sursei de alimentare realizat dintr-un inductor și condensator acoperă decalajul dintre aproximativ 10 kHz și 1 MHz. Proiectarea corectă a filtrului de decuplare asigură faptul că nu va cauza mai multe probleme decât rezolvă.
Graficul de mai sus prezintă intervalele tipice de frecvență de filtrare a sursei de alimentare. Proiectarea atentă cu componente performante poate extinde aceste intervale de frecvență și nu toate proiectele au aceleași cerințe pentru respingerea ondulării.
Un filtru bun de alimentare poate fi construit dintr-un singur inductor și condensator amortizat. Aceasta se numește filtru LC. Sunt posibile și alte modele, cu mai multe sau mai puține componente. Procesul de proiectare este de a genera mai întâi cerințele pentru inductor LIVRE, alegeți un candidat pentru inductor și apoi proiectați filtrul din jurul acestuia. Dacă nu se poate proiecta un filtru acceptabil, dați seama ce a fost în neregulă cu inductorul, alegeți un inductor mai bun și încercați din nou.
În exemplul de proiectare, se presupune că regulatorul de alimentare este off-board și o tensiune reglată intră printr-un conector. Atunci când există un regulator local, designul este mai simplu și uneori filtrul de alimentare poate fi redus.
Filtrul de alimentare vine după regulator, deci trebuie să aibă o scădere de tensiune DC scăzută. Foaia tehnică a inductorului are o valoare pentru rezistența DC. Căderea de tensiune este cu aproximativ 20% mai mare decât această rezistență de curent. 20% în plus reprezintă creșterea rezistenței firului de cupru al inductorului la temperaturi mai ridicate.
Selecția inductorului
Valoarea inductanței necesare pentru filtru nu este prea greu de calculat. Ar trebui să fie de aproximativ zece ori mai mare decât toate celelalte inductanțe din serie cu sursa de alimentare. Dacă nu există alți inductori sau margele de ferită în alimentare, această inductanță se datorează cablurilor și urmelor de circuite imprimate. Aproximarea nu extrem de precisă pentru calcularea acestei inductanțe este de a lua lungimea maximă pentru puterea de deplasare și de a se înmulți cu 1 nH pe milimetru. Inductanța planurilor de putere este mult mai mică și, pentru acest calcul, lungimea căilor planului de putere poate fi ignorată.