双向转换器时的PCB设计注意事项

2020-12-14

转换器连接的设备在将它们放置在PCB上时会极大地影响设计注意事项。使用(yòng)双向转换器时，有(yǒu)三种主要现象会影响PCB设计：電(diàn)源去耦，RF磁化率/辐射发射以及所需的ESD和EMI保护。

電(diàn)源去耦

首先，電(diàn)源噪声会破坏双向转换器的功能(néng)。急剧的变化可(kě)能(néng)表明总線(xiàn)保持電(diàn)路发生逻辑变化，并错误地切换了输入和输出的方向。

而且，数字電(diàn)源和電(diàn)源噪声永遠(yuǎn)不会很(hěn)好地混合在一起，因為(wèi)電(diàn)源噪声会影响数字線(xiàn)路并导致命令/响应失真。解决此问题的最佳方法是放置去耦電(diàn)容器，特别是0.01uF至1uF范围内的陶瓷電(diàn)容器，以绕过電(diàn)源線(xiàn)上的交流噪声。

这些電(diàn)容器由于具有(yǒu)高频特性，可(kě)能(néng)是最有(yǒu)用(yòng)的解决方案。它们充当这些AC信号的接地短路，因此仅留下DC電(diàn)源電(diàn)压。设计人员必须将这些電(diàn)容器放置在尽可(kě)能(néng)靠近芯片的位置，并将它们正确接地以确保发挥最大功效，如下所示： 

通过将電(diàn)容器靠近VL和VCC電(diàn)源引脚放置，可(kě)以实现有(yǒu)效的電(diàn)源去耦。这也提供了低阻抗接地连接。 

射频磁化率和辐射发射

从上图可(kě)以看出，電(diàn)容器通过接地层接地。也许这是避免环路的最有(yǒu)效的接地方法之一，它可(kě)以最大程度地减少第二种RF磁化率现象。

此外，该应用(yòng)筆(bǐ)记指出，这些转换器必须与最小(xiǎo)化环路的走線(xiàn)连接。回路由信号/電(diàn)源走線(xiàn)和接地走線(xiàn)形成，回路越大，天線(xiàn)表现出的天線(xiàn)特性就越多(duō)。下图显示了由于PCB布局设计不良而形成的环路。

PCB走線(xiàn)越長(cháng)，RF磁化率越高。 

通过使转换器尽可(kě)能(néng)靠近I / O连接器并通过I / O连接器和转换器将其接地，可(kě)以减小(xiǎo)I / O1和I / O2走線(xiàn)的長(cháng)度，从而最大程度地减少图中的环路。地平面。这些变化将缩小(xiǎo)环路面积，从而在最大程度地提高效率的同时减少RF发射。生成的布局可(kě)能(néng)与此类似：

ESD和EMI保护

由于转换器可(kě)以连接到内部和外部设备，因此安全对其操作至关重要。由于许多(duō)需要電(diàn)压转换器的应用(yòng)都涉及到外部信号的连接，因此这些设备通常设计為(wèi)承受一定的浪涌電(diàn)平，包括某些ESD保护。

通常，这些功能(néng)不足以用(yòng)于外部连接应用(yòng)程序，因此需要一些额外的保护。

瞬态電(diàn)压抑制二极管

瞬态電(diàn)压抑制器（TVS）二极管可(kě)以解决。TVS二极管是固态PN结器件，用(yòng)于保护敏感的IC免受瞬态浪涌的影响。在正常操作下，它们起到开路的作用(yòng)，减少了一些泄漏。当检测到某个阈值電(diàn)压时，它会雪(xuě)崩并短路。

TVS二极管的操作。

这些设备本质上可(kě)以是单向的或双向的，并且经常使用(yòng)双向设备。TVS二极管应连接到EARTH / CHASSIS接地连接，而不是電(diàn)路的信号接地信号。这种实现方式对于避免任何“接地颠簸”很(hěn)有(yǒu)用(yòng)，因為(wèi)这些浪涌会干扰您的接地信号，这会对整个電(diàn)路的运行产生破坏性影响。

此外，建议设计人员将TVS二极管放置在靠近进入转换器的外部信号源的附近。它们必须通过一个平面接地（理(lǐ)想情况下），或者到它们的接地侧有(yǒu)很(hěn)短的“短截線(xiàn)（stub）”连接，以最大化其有(yǒu)效性。这些二极管的最佳情况布局示例如下所示：

通过考虑I / O走線(xiàn)，TVS二极管和去耦電(diàn)容器的布局，可(kě)以提高電(diàn)压電(diàn)平转换器的性能(néng)。

如果遵循这些准则，翻译器的操作将几乎得到保证，并且设备的安全性将得到最大化。