PCB技術 - LEDのPCB基板回路設計

今では街のいたるところでLEDディスプレイが見られ、装飾用のLEDイルミネーションやLEDライトもあり、いたるところにLEDライトの姿が見られ、LEDは生活の隅々に溶け込んでいる。LEDスイッチ電源の開発速度はここ数年で明らかに飛躍し、新製品のモデルチェンジの速度も大幅に加速している。

 図１　LED基板

最後の設計一環として、PCB回路基板の設計も特に重要に見える。この一環で問題が発生すると、LEDスイッチ電源システム全体に多くの電磁干渉が発生し、電源動作の安定性と安全性にも不利な影響を与える可能性が高いからだ。では、PCBのデザインはどうすれば正しいのでしょうか。

ここ数年のLED電源のデバイスレイアウト研究と市場実践の結果、開発初期に設計された回路原理図が非常に正確であっても、PCBの設計に問題が発生すると、電子機器の信頼性に悪影響を与えることが明らかになった。例えば電源やアースの配慮が行き届いていないことによる干渉は、製品の性能を低下させます。そのため、PCBボードを設計する際には、正しい方法を採用する必要があります。

スイッチング電源が一般的に使用されるPCB回路基板では、通常、各スイッチング電源には入力信号源電流回路、電源スイッチング交流回路、出力整流交流回路、出力負荷電流回路の4つの電流回路があります。入力回路はほぼ直流の電流によって入力容量を充電し、フィルタ容量は主に広帯域エネルギー貯蔵の役割を果たす。同様に、出力フィルタ容量も、出力負荷回路の直流エネルギーを除去しながら、出力整流器からの高周波エネルギーを蓄積するために使用される。したがって、入出力フィルタ容量の端子は非常に重要であり、入出力電流回路はそれぞれフィルタ容量の端子から電源に接続されている必要があります。

入出力回路の設定と接続はPCBボード全体にとって非常に重要であり、その合理性の有無は電磁干渉の大きさに直接関係する。入出力回路と電源スイッチ、整流回路間の接続が容量の配線端に直接接続できない場合、交流エネルギーは入出力フィルタ容量から環境に放射されます。電源スイッチ交流回路と整流器の交流回路はいずれも高調波成分が高く、その周波数はスイッチ基本周波数よりはるかに大きい高幅台形電流を含む。ループのピーク振幅は、入力または出力直流電流振幅の5倍に達することができ、遷移時間は通常約50 nsである。これら2つの回路は最も電磁干渉を起こしやすいため、電源設計において他の配線を設定する前に交流回路を配置しなければならない。

LEDスイッチング電源の入力・入力回路では、各回路は3種類の主要な素子で構成されている。これら3つの素子はそれぞれ「フィルタ容量」、「電源スイッチまたは整流器」、「インダクタンスまたはトランス」である。これら3つの重要な要素は互いに隣接して配置され、要素間の電流経路ができるだけ短くなるように要素位置を調整しなければならない。スイッチング電源のレイアウトを確立する最良の方法は電気設計と似ており、最良の設計フローは以下の通りである。

1、配置変圧器2、設計電源スイッチ電流回路パターン3、設計出力整流器電流回路4、交流電源回路に接続された制御回路5、設計入力電流源回路及び入力フィルタ。現在のLEDライトにはいくつか問題があるかもしれませんが、科学技術の急速な発展に伴い、将来のLED基板は高効率で高品質になるに違いありません。