发布时间:2021-12-27 阅读量:1869 来源: 我爱方案网 作者: 我爱方案网整理
如下图所示为功率级PCB设计中由元件引线和非优化布局引起的寄生电感和电容。这些PCB寄生效应会导致电压振铃,从而导致MOSFET上的电压应力。

功率级半桥中的寄生电感和电容。
振铃的原因之一是二极管反向恢复。由快速开关引起的高电流变化率可能导致高二极管反向恢复电流。反向恢复电流流经寄生布局电感。由FET电容和寄生电感形成的谐振网络引起相位节点振铃,减少了电压裕度并增加了器件的应力。如图所示为由于电路寄生效应引起的具有分立MOSFET的相位节点电压振铃。
使用电源模块时,具有连接两个MOSFET的开关节点夹将高侧和低侧MOSFET之间的寄生电感保持在绝对最小值。在同一封装中使用低侧和高侧FET可最大限度地减少PCB寄生,并减少相节点电压振铃。使用这些电源模块有助于确保平滑的驱动MOSFET开关,即使在电流高达50A时也不会出现电压过冲,如图所示。

具有分立MOSFET的相节点电压振铃和电压过冲

带有电源模块的清洁相位节点切换波形
低PCB损耗,PCB寄生电阻降低
功率块有助于减少PCB中高电流承载轨道的长度,从而减少轨道中的功率损耗。
让了解分立FET的PCB轨道要求。顶部和底部分立MOSFET之间的PCB轨道连接导致PCB中的I2R损耗。图5所示为将顶部和底部分立MOSFET并排连接时的铜轨道;这是可将电机绕组连轻松连接到PCB的常见布局之一。连接相位节点的铜面积的长度为宽度的两倍(轨道宽度取决于电流,轨道宽度通常受电路板的外形尺寸限制)。或者,可以上下排列顶侧和底侧分立MOSFET,保持在相位节点之间。但是由于需要提供将电机绕组连接到相位节点,可能无法减少轨道长度,并且这种布置可能不适合所有应用。
若设计的PCB铜厚度为2oz(70μm),则连接图5所示的相位节点的单层PCB轨道将具有约0.24mΩ的电阻。假设轨道存在于两个PCB平面中,则等效PCB电阻为0.12mΩ。对于三相功率级,有三个这样的PCB轨道。也可对直流电源输入和返回轨道进行类似的分析。
电源模块具有单个封装中的顶侧和底侧MOSFET,以及通过封装内的金属夹连接的相位节点,可优化寄生电阻,并为布局提供灵活性,并可节省最小的0.5至1mΩ的总PCB电阻。

具有分立MOSFET的典型相位节点轨道长度
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在任何数字电子系统中,时钟信号都扮演着“心脏起搏器”的角色。
RTC晶振与普通32.768kHz晶振的PCB设计要点基本一致,其核心均在于通过优化布线以降低杂散电容、确保频率精度,并依托合理的布局规划最大限度屏蔽来自板上其他信号源的电磁干扰。
按晶振的功能和实现技术的不同,分为温度补偿晶振(TCXO)、压控晶振(VCXO)、恒温晶振(OCXO)。
为了在性能与功耗之间取得最佳平衡,需要根据具体应用场景,对基准时钟进行相应的分频、倍频或转换处理,从而为各模块提供适宜的时钟信号。此时,分频技术就成为连接晶振基准频率与系统需求的关键,通过数字电路将晶振原始频率按固定比例降低,输出符合要求的低频时钟信号。
RTC芯片是一种专门用于精准计时、掉电续时的专用集成电路,其核心功能是提供精准、稳定的时间信息(包括秒、分、时、日、月、周、年),并能在主电源断电后依靠备用电池继续保持计时,从而确保时间持续不间断。