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  • 發布時間:2020-10-05 17:27 原文鏈接: IC驅動控制器:VCC供電單元的PCB及關鍵設計(二)

    4.控制器IC-VCC&GND其布局布線在實踐應用中的問題分析

    A.相同的原理圖設計方案和應用不同的PCB布局布線

    圖示的控制IC其由變壓器的輔助繞組供電;其通過電解電容輸出后VCC與GND如下圖采用差分等長線平行走線到IC的供電電容有最小的環路面積,同時滿足Z1和Z2的阻抗近似相等的法則,系統通過L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌測試,沒有器件損壞&功能正常!

    B.相同的原理圖設計方案和應用不同的PCB布局布線

    圖示的控制IC其由變壓器的輔助繞組供電;其通過電解電容輸出后VCC 與 GND如下圖采用差分非等長線平行走線到IC的供電電容;其供電電容到IC的電源和地之間并沒有有最小的環路面積,則不能滿足Z1和Z2的阻抗近似相等的法則,系統進行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌測試時,出現控制器IC器件和開關MOS管的損壞!

    C.相同的原理圖設計方案和應用不同的PCB布局布線

    通過上面的測試表明系統供電的VCC&GND由于外部的共模干擾導致了系統的故障損壞!通過我們的理論進行共模測試時共模干擾不直接影響設備,而是通過轉化為差模電壓來影響設備的!

    我再進行增加共模濾波的方法來進行測試驗證;在輔助繞組供電的VCC線路上增加一個200uH-600uH的共模電感如下圖,通過測試!系統進行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌測試時,沒有出現控制器IC器件和開關MOS管的損壞!系統通過測試!

    D.相同的原理圖設計方案和應用不同的PCB布局布線

    通過增加濾波器的方法我們通過了實驗測試,其機理都是從系統的路徑上進行的理論和實踐分析;這個實驗同時說明了系統的輔助繞組的設計在電路上有比較關鍵;在開關電源系統中PCB的關鍵設計:

    系統的共模浪涌測試是我們系統故障和IC不良的主要原因;在實際生活中,我們的電子產品通過AC供電時,也是共模雷電導致產品的故障!

    一次側的部分:

    Ground路徑順序:大電容的Ground →Current sensor→一次側變壓器輔助繞組Vcc電容的Ground→控制器 IC 外圍組件的Ground→控制器IC 的Ground→光耦的地。

    一次側和二次側的Y電容路徑:

    大電容的Ground→Y-Cap→變壓器次級的Ground

    二次側的部分:

    二次側Y2的出腳→二次側變壓器的Ground→二次側輸出電容的Ground→輸出接地則回到PE端→ TL431的地等等。

    從上面的設計可以看出我們的系統其重要的控制信號和關鍵的IC是被保護起來!

    好的PCB設計思路提高了產品的可靠性設計!

    輔助繞組的設計在進行浪涌測試時也比較關鍵;通過上面的路徑來看輔助繞組(LLC變壓器的組合結構)在變壓器的初級側繞制對通過浪涌的測試有幫助。對于LLC變壓器的組合結構設計中也有輔助繞組的設計放在次級側的其對輔助繞組的繞組輸出電壓穩定性有幫助!如下:

    D.1VCC繞組在初級側的繞制,N2為輔助供電繞組設計 如下結構:

    系統進行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌測試時,沒有出現控制器IC器件和開關MOS管的損壞!系統通過測試!!

    D.2VCC繞組在次級側的繞制,N2為輔助供電繞組設計 如下結構:

    系統進行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌測試時,就容易出現控制器IC器件和開關MOS管的損壞!

    其機理可通過等效的浪涌分析路徑進行分析;如有興趣可以關注阿杜老師后期的等效思路剖析!

    D.3通用的VCC繞組在初級側的繞制結構可參考如下結構:

    5.總結

    通過上述合理的布局布線控制器驅動IC可以通過6KV及以上的共模Surge要求;同時優化的源頭設計結構更有助于通過更高等級的Surge測試,增加系統的可靠性設計!


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