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IC驱动控制器:VCC供电单元的PCB及关键设计

4.控制器IC-VCC&GND其布局布线在实践应用中的问题分析

A.相同的原理图设计方案和应用不同的PCB布局布线

图示的控制IC其由变压器的辅助绕组供电;其通过电解电容输出后VCC与GND如下图采用差分等长线平行走线到IC的供电电容有最小的环路面积,同时满足Z1和Z2的阻抗近似相等的法则,系统通过L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌测试,没有器件损坏&功能正常!

B.相同的原理图设计方案和应用不同的PCB布局布线

图示的控制IC其由变压器的辅助绕组供电;其通过电解电容输出后VCC 与 GND如下图采用差分非等长线平行走线到IC的供电电容;其供电电容到IC的电源和地之间并没有有最小的环路面积,则不能满足Z1和Z2的阻抗近似相等的法则,系统进行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌测试时,出现控制器IC器件和开关MOS管的损坏!

C.相同的原理图设计方案和应用不同的PCB布局布线

通过上面的测试表明系统供电的VCC&GND由于外部的共模干扰导致了系统的故障损坏!通过我们的理论进行共模测试时共模干扰不直接影响设备,而是通过转化为差模电压来影响设备的!

我再进行增加共模滤波的方法来进行测试验证;在辅助绕组供电的VCC线路上增加一个200uH-600uH的共模电感如下图,通过测试!系统进行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌测试时,没有出现控制器IC器件和开关MOS管的损坏!系统通过测试!

D.相同的原理图设计方案和应用不同的PCB布局布线

通过增加滤波器的方法我们通过了实验测试,其机理都是从系统的路径上进行的理论和实践分析;这个实验同时说明了系统的辅助绕组的设计在电路上有比较关键;在开关电源系统中PCB的关键设计:

系统的共模浪涌测试是我们系统故障和IC不良的主要原因;在实际生活中,我们的电子产品通过AC供电时,也是共模雷电导致产品的故障!

一次侧的部分:

Ground路径顺序:大电容的Ground →Current sensor→一次侧变压器辅助绕组Vcc电容的Ground→控制器 IC 外围组件的Ground→控制器IC 的Ground→光耦的地。

一次侧和二次侧的Y电容路径:

大电容的Ground→Y-Cap→变压器次级的Ground

二次侧的部分:

二次侧Y2的出脚→二次侧变压器的Ground→二次侧输出电容的Ground→输出接地则回到PE端→ TL431的地等等。

从上面的设计可以看出我们的系统其重要的控制信号和关键的IC是被保护起来!

好的PCB设计思路提高了产品的可靠性设计!

辅助绕组的设计在进行浪涌测试时也比较关键;通过上面的路径来看辅助绕组(LLC变压器的组合结构)在变压器的初级侧绕制对通过浪涌的测试有帮助。对于LLC变压器的组合结构设计中也有辅助绕组的设计放在次级侧的其对辅助绕组的绕组输出电压稳定性有帮助!如下:

D.1VCC绕组在初级侧的绕制,N2为辅助供电绕组设计 如下结构:

系统进行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌测试时,没有出现控制器IC器件和开关MOS管的损坏!系统通过测试!!

D.2VCC绕组在次级侧的绕制,N2为辅助供电绕组设计 如下结构:

系统进行L&G-6KV、N&G-6KV、L,N&G-6KV的浪涌测试时,就容易出现控制器IC器件和开关MOS管的损坏!

其机理可通过等效的浪涌分析路径进行分析;如有兴趣可以关注阿杜老师后期的等效思路剖析!

D.3通用的VCC绕组在初级侧的绕制结构可参考如下结构:

5.总结

通过上述合理的布局布线控制器驱动IC可以通过6KV及以上的共模Surge要求;同时优化的源头设计结构更有助于通过更高等级的Surge测试,增加系统的可靠性设计!

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