راهنمای بکارگیری مبدل های ایزوله  DC-DC

چیدمان مناسب و قرارگیری قطعات برای مبدل های DC-DC بسیار مهم است، زیرا به نمایش کامل قابلیت های مبدل DC-DC کمک می کند. چیدمان نامناسب ممکن است باعث افزایش امواج ولتاژ خروجی یا نویز EMI بیشتر و همچین  تلفات حرارتی بیشتر     مبدل DC-DC شود. مشکلات فوق را می توان با روش چیدمان مناسب حل کرد. این مقاله چندین روش طرح بندی را برای چیدمان و قرار گیری قطعات را ارائه می دهد.

معیارهایی که باید در طراحی به آن ها توجه ویژه کرد:

1. مسیر جریان:

شکل 1 مسیر جریان مبدل DC-DC را با خط قرمز نشان می دهد. هدف از افزودن خازن های ورودی و خروجی (Cin, Co) کاهش جریان ورودی و کاهش ریپل ولتاژ خروجی است.

 همانطور که شکل 2 در بخش a  نشان داده شده  Cin و Co را باید در نزدیک مبدل DC-DC قرار داد. شکل 2 در بخش b نشان می دهد که خازن ورودی از مبدل DC-DC دور است یا نمی توان آن را روی همان لایه قرار داد. این ممکن است ریپل جریان ورودی را افزایش دهد و باعث ایجاد نویز و ریپل خروجی بالا یا ناپایداری در مبدل DC-DC گردد. اگر فاصله زیادی بین مبدل DC-DC و نقطه بار وجود داشته باشد همانطور که در شکل  c2  نشان داده شده است برای کاهش موج ولتاژ خروجی توصیه می شود خازن ها را در دو سر (خروجی کانورتر DC-DC و ورودی بار) وصل کرد.

2. طراحی  PCB و خطوط:

وجود ناحیه مسی مناسب به مبدل DC-DC کمک می کند تا گرما را از طریق پد ها دفع کند. با این حال، در کاربردهای عملی، دستیابی به ناحیه مسی مناسب در بردهای یک رو برای اتلاف حرارت ، دشوار  است. بنابراین، توصیه می شود سطح مسی از طریق بردهای چند لایه و via های متعدد برای اتصال لایه ها افزایش یابد .

Via ها می‌توانند به هدایت گرما به سایر لایه‌های PCB کمک کنند، شکل 3(a) برای دفع حرارت PCB، طرح مناسبی است. اما در شکل 3 (b) مبدل DC-DC نمی تواند گرما را از طریق PCB دفع کند، بنابراین مبدل DC-DC در دمای بالا کار می کند، که ممکن است باعث آسیب دیدگی مبدل DC-DC شود.

3. رعایت الزامات EMI:

EMI به نویز هدایت شده و نویز تشعشعی تقسیم می شود. نویز هدایت شده به نویزهایی اطلاق می شود که از طریق سیم ها یا trace مدار چاپی منتقل می شود. نویز تابشی به نویز منتشر شده (تابش شده) به منطقه اشاره دارد. هر کاربردی باید الزامات نسبی EMI را رعایت کند. مانند EN55011 (CISPR11) که در صنعت یا کاربردهای پزشکی استفاده می شود، و EN55032 (CISPR32) که معمولاً در کاربردهای  ICT استفاده می شود. کاربردهای دریایی باید با EN60945 مطابقت داشته باشد.
data sheet هر مبدل، مدار خارجی مورد نیاز برای رعایت الزامات EMI را نشان می دهد. فیلتر PI، چوک تزویج و خازن ایمنی رایج ترین روش ها برای حل معظل EMI هستند. انتخاب قطعات مناسب بسیار مهم است. علاوه بر این، نحوه قرارگیری و چیدمان، اغلب بر نتایج EMI تأثیر می گذارد. در زیر برخی از روش های چیدمان مدار خارجی EMI نشان داه می شود.

4. نتیجه گیری:

چیدمان مناسب می تواند به بهبود عملکرد مبدل DC-DC کمک کند. اما هر طرحی شرایط خاص خود را دارد. بنابراین، استاندارد کردن قانون چیدمان دشوار است. این مقاله روش هایی را معرفی می کند که مفید هستند. و چند روش چیدمان مناسب و نامناسب را ارائه داده تا کاربر بتواند طرح خود را از روی آن انتخاب کند.