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雙向轉換器時的PCB設計注意事項
轉換器連接的設備在將它們放置在PCB上時會極大地影響設計注意事項。使用雙向轉換器時,有三種主要現象會影響PCB設計:電源去耦,RF磁化率/輻射發射以及所需的ESD和EMI保護。
電源去耦
首先,電源噪聲會破壞雙向轉換器的功能。急劇的變化可能表明總線保持電路發生邏輯變化,并錯誤地切換了輸入和輸出的方向。
而且,數字電源和電源噪聲永遠不會很好地混合在一起,因為電源噪聲會影響數字線路并導致命令/響應失真。解決此問題的最佳方法是放置去耦電容器,特別是0.01uF至1uF范圍內的陶瓷電容器,以繞過電源線上的交流噪聲。
這些電容器由于具有高頻特性,可能是最有用的解決方案。它們充當這些AC信號的接地短路,因此僅留下DC電源電壓。設計人員必須將這些電容器放置在盡可能靠近芯片的位置,并將它們正確接地以確保發揮最大功效,如下所示:
通過將電容器靠近VL和VCC電源引腳放置,可以實現有效的電源去耦。這也提供了低阻抗接地連接。
射頻磁化率和輻射發射
從上圖可以看出,電容器通過接地層接地。也許這是避免環路的最有效的接地方法之一,它可以最大程度地減少第二種RF磁化率現象。
此外,該應用筆記指出,這些轉換器必須與最小化環路的走線連接。回路由信號/電源走線和接地走線形成,回路越大,天線表現出的天線特性就越多。下圖顯示了由于PCB布局設計不良而形成的環路。
PCB走線越長,RF磁化率越高。
通過使轉換器盡可能靠近I / O連接器并通過I / O連接器和轉換器將其接地,可以減小I / O1和I / O2走線的長度,從而最大程度地減少圖中的環路。地平面。這些變化將縮小環路面積,從而在最大程度地提高效率的同時減少RF發射。生成的布局可能與此類似:
ESD和EMI保護
由于轉換器可以連接到內部和外部設備,因此安全對其操作至關重要。由于許多需要電壓轉換器的應用都涉及到外部信號的連接,因此這些設備通常設計為承受一定的浪涌電平,包括某些ESD保護。
通常,這些功能不足以用于外部連接應用程序,因此需要一些額外的保護。
瞬態電壓抑制二極管
瞬態電壓抑制器(TVS)二極管可以解決。TVS二極管是固態PN結器件,用于保護敏感的IC免受瞬態浪涌的影響。在正常操作下,它們起到開路的作用,減少了一些泄漏。當檢測到某個閾值電壓時,它會雪崩并短路。
TVS二極管的操作。
這些設備本質上可以是單向的或雙向的,并且經常使用雙向設備。TVS二極管應連接到EARTH / CHASSIS接地連接,而不是電路的信號接地信號。這種實現方式對于避免任何“接地顛簸”很有用,因為這些浪涌會干擾您的接地信號,這會對整個電路的運行產生破壞性影響。
此外,建議設計人員將TVS二極管放置在靠近進入轉換器的外部信號源的附近。它們必須通過一個平面接地(理想情況下),或者到它們的接地側有很短的“短截線(stub)”連接,以最大化其有效性。這些二極管的最佳情況布局示例如下所示:
通過考慮I / O走線,TVS二極管和去耦電容器的布局,可以提高電壓電平轉換器的性能。
如果遵循這些準則,翻譯器的操作將幾乎得到保證,并且設備的安全性將得到最大化。