KR100708378B1 - Ｄｃ/ｄｃ 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파워 서플라이의 안정적인 동작을 위해, 부품배치 및 구리 트레이스 패턴 설계를 위한 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법에 관한 것으로, 부품들을 신호의 흐름에 따라 나란히 배치하되, 입력 전류선과 출력 전류선은 서로 다르게 배치하며, 부품을 연결하는 구리 트레이스 선들을 가장 짧은 경로로 배치하며, 신호 전압의 진폭이 크게 변하는 위치와 높은 전류가 흐르는 부분들에 대해서는 잡음 방지를 위하여 부품들을 한 방향으로 배열하도록 하며, 부품 패드와 솔더 패드 사이에 0.5mm 간격을 두어 설계함으로써 달성할 수 있다.

DC/DC컨버터, 파워 서플라이, 배선, 패턴설계

Description

ＤＣ/ＤＣ 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법{PRINT PATTERN DESIGN METHOD FOR POWER SUPPLY AND GROUND OF DC TO DC CONVERTER}

도 1은 본 발명의 패턴 설계 방법으로 구성한 인쇄회로 기판을 보인 예시도.

도 2는 본 발명의 패턴 설계 방법으로 구성한 스텝-다운 컨버터의 인쇄회로 기판을 보인 예시도.

본 발명은 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파워 서플라이의 안정적인 동작을 위해, 부품배치 및 구리 트레이스 패턴 설계를 위한 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종래에는 인쇄회로 기판(PCB)에 부품을 배치할 때, 신호 흐름에 따라 나란히 배치하는 것이 아니라, 회로단의 기능에 따라 부품을 배치하는 경향이 많았다.

상기와 같은 부품 배치 방법은 필연적으로 PCB 상에서 부품 배치의 효율성과 PCB의 공간적 이용 효율을 떨어뜨리는 경향을 제공하게 되는데, 입력 전류선과 출력 전류선을 같게 배열하므로, 어느 한 쪽에서의 고장이 입력 및 출력 모두에 영향을 주는 경향이 강하다.

종래의 경우 부품의 다리(Lead line)들이 너무 길어, 신호의 입력 측에서 출력 측으로 전압강하가 심하게 되고, 이는 필연적으로 디커플링 커패시터를 많이 장착하게 하여, 원가 상승 및 회로 구성을 복잡하게 만들었다.

이에 따라, EMI 대책에서도 별로 좋지 않은 영향이 많았고, 현재 문제가 되는 초고주파 회로의 대부분이 디지털 신호 전송을 해야하기 때문에, 상기와 같은 회로에서는 필연적으로 고주파 기생 노이즈 요소들을 고려해야 하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 PCB 설계 기술이 개발되어 있는데, 근본적인 해결책은 많지 않은 상태이다.

즉, 종래의 경우 신호 전압의 진폭이 변하는 위치와 높은 전류가 흐르는 부분에서 안전 대책이 미약하며, 특히 변압기나 코일을 포함하는 회로의 경우에 전원이 차단되거나, 전원이 연결되는 경우에 상당한 주의를 필요로 하는데, 변압기나 코일은 전압을 상승하게 하거나 EMI 요소들을 억제하는 역할을 하지만, 이런 이유 때문에 과열이 발생하는 경우가 많이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것 으로, 파워 서플라이의 안정적인 동작을 위해, 부품배치 및 구리 트레이스 패턴 설계를 위한 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 부품들을 신호의 흐름에 따라 나란히 배치하되, 입력 전류선과 출력 전류선은 서로 다르게 배치하며, 상기 부품들을 연결하는 구리 트레이스 선들을 가장 짧은 경로로 배치하며, 신호 전압의 진폭이 크게 변하는 위치와 높은 전류가 흐르는 부분들에 대해서는 잡음 방지를 위하여 상기 부품들을 한 방향으로 배열하도록 하며, 부품 패드와 솔더 패드 사이에 0.5mm 간격을 두어 설계하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 회로 소자의 설계에 영향을 주는 여러 가지 요소들을 효과적으로 배치하고, 구리 배선 패턴을 PCB 상에서 가장 적절하게 배선하여, 디지털 회로에서 문제가 되는 EMI, 신호간섭, 노이즈 대책에 대한 방안을 제공함과 아울러, PCB 사이즈도 획기적으로 축소할 수 있도록 함으로써, 점점 더 작아지는 추세에 있는 제품과 초.고주파수를 사용하는 디지털 통신용 보드의 전원단의 설계에 도움을 주기위한 방법의 제공을 요지로 한다.

본 발명은 회로 기판의 효율성, 최대 출력 전류, 출력 리플 및 기타 특징들에 심각한 영향을 주는 구리 배선 패턴과 부품을 효율적으로 배치하도록 하는 것으로, 설계 인자들에 대한 최적의 설정을 통한, 파워 서플라이의 품질 향상에 획기적 인 개념을 제공할 수 있도록 한다.

1. 접지에는 평면 패턴을 사용하도록 하고, 2. 파워서플라이 라인에도 평면 패턴을 사용하며, 3. 부품들은 회로도에 표시된 신호전류 흐름에 맞는 순서대로 배치한다.

상기와 같은 배선 설계를 통해 회로 보드의 안정적인 동작을 행하고, 디지털 회로의 신호단의 잘못된 동작을 방지하고, 디지털 장비가 최대 성능의 품질을 구현할 수 있도록 하는데, 이하 그 구체적인 방법에 대해서 설명하기로 한다.

우선, 1. 부품들을 신호의 흐름에 따라 나란히 배치함에 있어서, 중요한 것은 입력 전류선과 출력 전류선은 서로 다르게 배치하여 나타내야 하는 것이고, 2. 부품을 연결하는 구리 트레이스 선들이 가능한 짧아지도록 배치한다.

다음, 3. 잡음방지를 위해서 신호 전압의 진폭이 크게 변하는 위치와 높은 전류가 흐르는 부분들에 대해서 고려해야 하며, 4. 코일이나 변압기가 포함될 경우에는 그로인한 과전압 및 과열 방지 및 서지(surge)전원, 노이즈 발생 방지를 위하여 그 연결에 신중을 기해야 한다.

다음, 5. 부품들을 한 방향으로 배열함으로써 플로어 솔더링이 가능하도록 부품배치를 설계하도록 하고, 6. 부품 패드와 솔더 패드 사이에 0.5mm 간격을 둠으로써 솔더 브리지 현상을 방지한다.

상기와 같은 방법으로 설계한 본 발명의 인쇄회로 기판을 도 1에 도시된 바와 같다.

한편, 스텝-업 컨버터에서는 출력 콘덴서(CL)의 위치가 다른 부품들의 위치 보다 중요한데, 1. 출력 콘덴서를 가능한 한 패턴내의 IC에 가깝게 배치하고 전류 루프는 최소화한다.

다음, 2. 기판 뒷면의 접지에는 평면 패턴을 사용하는데, 뒷면의 접지는 쓰루홀을 통해 앞면의 접지와 연결시켜야 한다.

그리고, 스텝-다운 컨버터에서는 쇼트키 다이오드(SD : Schottky diode)의 위치가 다른 부품들의 위치보다 중요하다.

즉, 구리 트레이스 패턴을 설계하기 위해서는 그에 앞서, 1. 쇼트키 다이오드의 접지 포인트는 출력의 안정성에 영향을 미치고, 출력의 안정성은 쇼트키 다이오드의 음극 끝에 있는 패턴 라인의 길이에 의해서도 영향을 받으므로, 기판 뒷면의 접지에는 평면 패턴을 사용한다. 물론, 뒷면의 접지는 쓰루홀을 통해, 앞면의 접지와 연결시키도록 한다.

상기와 같은 방법으로 설계한 본 발명의 스텝-다운 컨버터의 인쇄회로 기판은 도 2에 도시된 바와 같다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법은 회로의 트레이스 길이가 줄어듬에 따라, EMI에 의한 전자파 장애 문제 해결에 도움이 되고, 또한 회로 배선의 길이가 줄어듬에 따라, PCB 상에서 입력과 출력 사이에 전압 강하가 줄어들고, 이것은 회로에서 부품들의 수와 원가를 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 부품들을 신호의 흐름에 따라 나란히 배치하되, 입력 전류선과 출력 전류선은 서로 다르게 배치하며,

   상기 부품들을 연결하는 구리 트레이스 선들을 가장 짧은 경로로 배치하며,

   신호 전압의 진폭이 크게 변하는 위치와 높은 전류가 흐르는 부분들에 대해서는 잡음 방지를 위하여 상기 부품들을 한 방향으로 배열하도록 하며,

   부품 패드와 솔더 패드 사이에 0.5mm 간격을 두어 설계하는 것을 특징으로 하는 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 패턴 설계 방법에 의한 스텝-업 컨버터의 설계에 있어서, 출력 콘덴서를 패턴내의 IC에 가깝게 배치하고 전류 루프는 최소화하며, 인쇄회로 기판 뒷면의 접지에는 평면 패턴을 사용하는데, 뒷면의 접지는 쓰루홀을 통해 앞면의 접지와 연결시켜 설계하는 것을 특징으로 하는 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 패턴 설계 방법에 의한 구리 트레이스 패턴의 설계에 있어서, 쇼트키 다이오드의 접지 포인트는 출력의 안정성에 영향을 미치고, 출력의 안정성은 쇼트키 다이오드의 음극 끝에 있는 패턴 라인의 길이에 의해서도 영향을 받으므로, 다른 부품에 비해 우선 고려하여 설계하는 것을 특징으로 하는 DC/DC 컨버터의 접지 및 파워 서플라이 배선 패턴 설계 방법.

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