Autor Tema: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.  (Leído 4878 veces)

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Desconectado Picuino

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Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« en: 23 de Agosto de 2015, 15:16:51 »
Recopilación de información sobre el diseño (ruteado) de Placas de Circuito Impreso para fuentes de alimentación conmutadas.


1. HERRAMIENTAS DE CÁLCULO
1.1. Calculadora PCB de KiCad, software OpenSource para diseño de circuitos electrónicos. KiCad web site.
1.2. Saturn PCB Design. Design Toolkit Version 6.83 including the new IPC-2152.


2. POWER SWITCHING APPLICATION NOTES
2.1. TI Switching Regulator Fundamentals
2.2. TI Five steps to a great PCB layout for a step-down converter
2.3. TI AN229. Simple Switcher PCB Layout Guidelines
2.4. ROHM PCB Layout Techniques of Buck Converter
2.5. EDN Bandwidth of a signal from its rise time
2.6. Powder Material for Inductor Cores
2.7. LT AN137. Accurate Temperature Sensing with an External P-N Junction
     Métodos para medir con precisión la temperatura con diodos y transistores externos.


3. DISEÑO DE PCB Y REDUCCIÓN DE RUIDO ELÉCTRICO
3.1. TI. AN-1149 Layout Guidelines for Switching Power Supplies
     Consejos básicos para cada componente de una fuente conmutada. Sencillo y con un ejemplo.
3.2. NXP AN10912 Switched-mode power supplys EMC and layout guidelines
3.3. TI AN2155. Layout Tips for EMI Reduction in DC/DC Converters
3.4. CUINC Electromagnetic Compatibility Considerations for Switching Power Supplies
3.5. Fairchild Electromagnetic Interference (EMI) in  Power Supplies
3.6. Pericom EMI Reduction Techniques
3.7. AVX Parasitic Inductance of MultiLayer Ceramic Capacitors
3.8. EETimes The 13-Step EMI Mitigation Program for Switching Power Supplies
3.9. ROHM PCB Layout Techniques of Buck Converter
3.10. TI Minimizing Buck-Boost High-Frequency Switching Noise
3.11. LT AN139. Power Supply Layout and EMI
3.12. LT AN136. PCB Layout Considerations for Non-Isolated Switching Power Supplies
3.13. LT AN70. A Monolithic Switching Regulator with 100µV Output Noise
   En esta nota de aplicación aparecen interesantes métodos de medida y diseño de PCB que intentan solventar los problemas de ruido asociados a las fuentes conmutadas.


4. CONVERSORES BOOST (ELEVADORES)
4.1. TI Basic Calculation of a Boost Converter's Power Stage
4.2. TI Understanding Boost Power Stages in Switchmode Power Supplies
4.3. TI Five Steps to a Good PCB Layout of a Boost Converter
4.4. TI Reducing Radiated EMI in TPS61088 Boost Converter
4.5. TI Minimizing Ringing at the Switch Node of a Boost Converter
« Última modificación: 27 de Marzo de 2017, 07:34:03 por Picuino »

Desconectado juaperser1

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Re: Diseño de PCB de fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #1 en: 23 de Agosto de 2015, 15:20:39 »
otra para favoritos :) ((:-))
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Desconectado juaperser1

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #2 en: 23 de Agosto de 2015, 15:26:17 »
Por cierto picuino esto va a ser solo consideraciones en PCB de potencia en fuentes conmutadas, o lo vas a extender a PCB de potencia en general?
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Desconectado Jorge555

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #3 en: 23 de Agosto de 2015, 15:42:18 »
Este libro sobre fuentes conmutadas: http://www.amazon.com/Switching-Power-Supplies-Z-Second/dp/0123865336/ a mi me gusta bastante, si lo encontráis por internet recomendarle echarle un ojo.

Desconectado Nocturno

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #4 en: 23 de Agosto de 2015, 15:56:57 »
Me suscribo
Un saludo desde Sevilla, España.
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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #5 en: 23 de Agosto de 2015, 16:02:50 »
Por cierto picuino esto va a ser solo consideraciones en PCB de potencia en fuentes conmutadas, o lo vas a extender a PCB de potencia en general?

En principio sólo para fuentes conmutadas, que son las que tienen mayores requerimientos. Una fuente lineal no tiene que manejar frecuencias mayores que las de audio.
A 20kHz sólo hay que tener en cuenta los problemas de calentamiento.
Las fuentes conmutadas tienen armónicos de importancia por encima de 1MHz. A estas frecuencias las cosas cambian bastante.

Un saludo.

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #6 en: 23 de Agosto de 2015, 16:18:20 »
Por ejemplo esta pista:
   Longitud = 40mm
   Anchura  = 120 mils  (3mm)
   Resistencia =  0.008 Ohmios          (http://circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/24/trace-resistance-calculator)
   Inductancia = 40 nano Henrios.      (http://chemandy.com/calculators/flat-wire-inductor-calculator.htm)

La fórmula de la impedancia debida a la bobina es:

   ZL = 2·pi·f·L

Para diferentes frecuencias:

   F = 10kHz       ZL = 2.5 mOhm  
   F = 100kHz     ZL = 25 mOhm
   F = 1MHz        ZL = 250 mOhm
   F = 10MHz      ZL = 2.5 Ohm

Como puedes ver, a partir de 100kHz, la impedancia que más afecta es la debida a la inductancia.

Un saludo.

Desconectado juaperser1

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #7 en: 23 de Agosto de 2015, 16:26:42 »
he oido hablar de todo esto y estudiarlo (todavía estoy en ello ya que me encanta el tema y estoy haciendo algunos proyectillos en el poco tiempo que tengo libre) en diseño digital de alta velocidad, con el lenght tuning y el diferential par para ajustar las impedancias pero claro estamos hablando de 500 a 1000Mhz, pero no imaginaba que afectaba tanto a 10MHz.

un saludo.
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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #8 en: 23 de Agosto de 2015, 16:30:33 »
En señal 0,250 Ohms a 1 MHz no es mucho.
En electrónica de potencia, con corrientes de pico de decenas de amperios, esa inductancia va a provocar una caída apreciable, de varios voltios.

Un saludo.

Desconectado juaperser1

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #9 en: 23 de Agosto de 2015, 16:31:06 »
por cierto a esa impedancia que te da, debemos sumarle también los 0,008 ohmios resistivos del cobre no?
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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #10 en: 23 de Agosto de 2015, 16:32:59 »
No. La fórmula es:

  | Z_total | =  sqrt( R^2 + ZL^2)

Cuando una de las dos impedancias es mayor de diez veces la otra, domina por completo y la pequeña se puede ignorar.

Un saludo.

Desconectado Picuino

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #11 en: 23 de Agosto de 2015, 16:35:20 »
Por ejemplo:

   R = 8 miliohmios

   ZL =  25 miliohmios (a 100kHz)

   Z_total = 26.25 miliohmios

Casi no le afecta la resistencia a la impedancia total.
Hay que tener en cuenta que la impedancia total es una cantidad compleja (valor real + valor imaginario)

Saludos.

Desconectado juaperser1

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #12 en: 23 de Agosto de 2015, 16:44:09 »
cierto no me acordaba de que estamos en el dominio de los números complejos, fallo mio

debemos sacar el valor absoluto, no obstante supongo que habrá casos en los que la componente real pueda influir supongo no? si tenemos una frecuencia relativamente baja con alguna pista estañada (como he visto en algunos circuitos) o demasiado gruesa, quizá habría que tenerla en cuenta, o en estos casos siempre va a predominar la inductancia?

¿y otra pregunta se debe añadir a la componente imaginaria la componente capacitiva que pueda causar una pista de la otra cara (cobre-fibra-cobre=condensador) o cercana a dicha pista??

un saludo y gracias por responder  ;-)

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #13 en: 23 de Agosto de 2015, 16:51:24 »
Creo que en estos casos la capacitancia se ignora porque no crea caídas de tensión y porque domina la capacidad del resto de componentes de potencia (diodos y mosfet).

De todas formas, ten en cuenta que estos cálculos se hacen para saber que hay que eliminar este efecto de los PCB. En principio no va a haber largas pistas con mucha inductancia.
Este efecto se estudia precisamente para saber que hay que evitarlo y se va a reducir en el PCB al mínimo posible. A partir de ahí no he visto nunca que se hagan cálculos con el PCB final.

Saludos.

Desconectado juaperser1

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Re: Diseño de PCB para fuentes de alimentación conmutadas.
« Respuesta #14 en: 23 de Agosto de 2015, 16:56:14 »
entiendo, son mas estudios teoricos, pero que se pueden simplificar bastante a la hora de ponerlos en practica, simplemente conociendo por ejemplo, no hacer la pista de "alta frecuencia" larga  para evitar caidas de tensión y sobrecalentamiento, o cosas por el estilo.

gracias por tus explicaciones  :-/ :-/

un saludo.
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