Łatwe dostosowanie konwerterów AC/DC do wymagań EMC

Uwagi dotyczące layoutu PCB

Po zakończeniu projektowania specyficznego dla aplikacji opartego na LS-R3, nadszedł czas na opis layoutu płytki drukowanej pod komponenty peryferyjne (LS-R3 spełnia wymagania norm IEC/EN61558, IEC/EN60335 i IEC/EN/UL62368 i jest przeznaczona do podłączenia do płytki drukowanej zawierającej elementy peryferyjne).

Dwoma kluczowymi kwestiami dotyczącymi płytki PC z komponentami peryferyjnymi są obliczenie prawidłowych wymiarów i wagi ścieżek miedzianych oraz potrzeba zachowania odpowiednich odstępów izolacyjnych powierzchniowych (creepage) i powietrznych (clearance), spełniających wymagania bezpieczeństwa.

Minimalną szerokość, grubość i wagę ścieżek miedzianych należy obliczyć w oparciu o wymaganą obciążalność prądową i maksymalny dopuszczalny wzrost temperatury w miedzi. IPC 2221A, ogólny standard dotyczący projektowania płytek drukowanych, zawiera między innymi informacje na temat sposobu obliczania specyfikacji miedzi.

Przy określaniu odstępów izolacyjnych powietrznych i powierzchniowych należy wziąć pod uwagę IEC 60335-1 lub IEC 60950-1. Jednofazowe, elektryczne urządzenia gospodarstwa domowego i podobne o napięciu znamionowym do 250 V AC, są objęte normą IEC 60335-1, natomiast sprzęt informatyczny (IT) jest objęty normą IEC 60950-1.

Prześwit (clearance) to odległość w przestrzeni pomiędzy dwiema częściami przewodzącymi. IEC 60950-1 jest bardziej restrykcyjną normą, wymagającą 4,0 mm wolnej przestrzeni, jeśli chodzi o wzmocnioną izolację i napięcie robocze od 150 do 300 woltów, podczas gdy wymaganie IEC 60335-1 to wynosi 3,5 mm.

Odstęp (creepage) to najkrótsza odległość między dwoma przewodzącymi częściami mierzona po powierzchni. W tym przypadku norma IEC 60335-1 jest bardziej restrykcyjna i wymaga 8,0 mm odstępu dla wzmocnionej izolacji, przy napięciu roboczym od 250 do 300 woltów, podczas gdy IEC 60950-1 wymaga odstępu tylko 6,4 mm. Obie normy wymagają 5 mm odstępu w konstrukcjach, w których napięcie robocze wynosi od 200 do 250 woltów.

Wstępnie zaprojektowane PCB

Układ może wymagać specjalnie zaprojektowanej dla komponentów peryferyjnych PCB, jednak gdy wymagania dotyczące wymiarów są mniej restrykcyjne, Mornsun oferuje wstępnie zaprojektowane PCB. Dla przedstawionych przykładów projektowych, opartych na serii LS05-13BxxR3, Mornsun oferuje 11 wstępnie zaprojektowanych płytek PCB: dwa dla projektu podstawowego, trzy spełniające wymogi EMI klasy B i poziomu 3 EMS, trzy dla EMI klasy A i poziomu 4 EMS , a trzy dla EMI klasy B i poziomu 4 EMS.

Każdy z peryferyjnych układów PCB jest również wyposażony w zestawienie materiałów (BOM), zoptymalizowane pod kątem wymagań mechanicznych danej PCB. Na przykład w przypadku rozwiązania LS05-13BxxR3 opisanego powyżej, spełniającego wymagania EMS poziomu 4 i EMI klasy B, projektanci mogą wybrać jedną z trzech wstępnie zaprojektowanych PCB z odpowiednimi zestawieniami komponentów:

• Projekt zoptymalizowany pod kątem minimalnej wysokości: 48,5 mm długości, 32,2 mm szerokości i 17 mm wysokości
• Projekt zoptymalizowany pod kątem zbliżonych wymiarów długości i szerokości: 40,5 mm długości, 37,5 mm szerokości i 23 mm wysokości
• Projekt zoptymalizowany pod kątem minimalnej szerokości: 55 mm długości, 25,3 mm szerokości i 23 mm wysokości

Wnioski

Projektanci zasilaczy dla różnych aplikacji i różnych poziomach EMC muszą stawić czoła podobnym wyzwaniom, związanym z kosztami, wydajnością, rozmiarem i czasem wprowadzenia na rynek. Aby skutecznie konkurować i minimalizować zapasy, projektanci mogą wykorzystać wstępnie zaprojektowany moduł podstawowy, który można łatwo dostosować do określonych wymagań.

Seria LS-R3 wielozadaniowych konwerterów AC/DC do montażu na PCB ułatwia szybką indywidualizację projektu, umożliwiającą spełnienie różnorodnych wymagań EMC (zarówno EMI, jak i EMS), aż do klasy B EMI i poziomu 4 EMS. Dodatkowo, dostępność gotowych, wstępnie zaprojektowanych płytek drukowanych gwarantuje zastosowanie prawidłowych wymiarów ścieżek miedzianych oraz wymaganych odstępów i prześwitów.

Autor: Jeff Shepard

Źródło: How to Easily Optimize AC/DC Converters to Meet a Wide Range of EMC Requirements

Kontakt w Polsce: Arkadiusz Rataj

Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey

Digi-Key Electronics Germany

0048 696 307 330

arkadiusz.rataj@digikey.com

poland.support@digikey.pl