SMPS PCB Tasarım Eleştirmeni

Bu yayının en eski sürümleri bu bağlantıdan görüntülenebilir .

Bu benim yeniden tasarlanmış düzenim. Yine ne düşünüyorsun?

10-32V ila 5V 1.2A SMPS Buck Regülatörü Tasarımı. IC, infineon'dan IFX91041'dir.

Şemalar ve düzenler: http://www.mediafire.com/?69e66eje7vda1

(Hem 5v 1.2A hem de 35V 4A için 45 cm² (~ 6.98 inç²) alan verildi.)

Buradaki diğer cevaplara katılıyorum, ancak bunun yardımcı olabileceğini düşündüm:

Bu tasarımda en çok endişelenen 2 yüksek akım / yüksek anahtar frekansı döngüsünü çizdim.

Yeşil, giriş akımı döngüsünü, ihtiyaç duyulan yüksek frekans akımının çoğunu sağlayan C7 / C18 ayırıcı kapaklarla gösterir. Bu döngü, zayıf zemin tasarımı nedeniyle çok büyük.

Sarı çıkış akımı döngüsünü gösterir, aynı zamanda çok büyüktür.

Belki de en önemlisi, regülatöre giriş ve çıkıştan gelen dönüş akımlarının, C17'den çıkan dar iz boyunca tek bir toprak dönüş yolunu paylaşmasıdır.

Buradaki nihai hedefiniz, bu döngülerin her ikisinin de döngü alanını en aza indirmektir. Bunu yaparken, EMI endişesi olan yüksek frekanslı akımların, en az direnç yolunu değil, toprağa en az endüktans yolunu izleyeceğini unutmayın.

Örneğin, bu yolları netlik için biraz geniş çizdim, ancak gerçekte çıkış akımı (sarı) için toprak dönüş yolunun yüksek frekanslı bileşenleri mümkünse doğrudan giriş akımı yolunun altından geçmeye çalışacaktır. Dönüş yolunda L2 altında bükülme olasılığı daha yüksektir.

EDIT: Tam yer düzlemi için güncelleme.

Yeni düzeniniz için mevcut döngülerin güncellenmiş bir çizimi:

Bu çok daha iyidir, zemin geri dönüşleri netlik için ayrılmıştır, ancak yüksek frekans içeriği zemin düzlemi boyunca doğrudan güç izlerinin olabildiğince yakınına gidecektir. Pembe ve daha açık renkte geri bildirim yolunu ekledim, zemin düzleminde geçerli seyahat anlamına geliyor.

Birkaç not:

• Yollar hala olması gerekenden çok daha uzundur. Geri besleme döngüsü özellikle oldukça uzundur ve giriş akımı altında hareket eder. Bu giriş yüksek empedanslıdır, bu nedenle bu iz üzerindeki herhangi bir endüktif kuplajın regülasyon doğruluğunuz üzerinde nispeten büyük bir etkisi olacaktır. Yaklaşık 90 derecede çaprazlama yaparsınız, bu da kuplajı azaltır, ancak toprak akımları başka nedenlerden ötürü değildir ve bir sorundur (aşağıya bakınız).

• Giriş gücü izi, geri besleme döngüsünün izinin çalıştığı yer düzleminde bir bölünme ile kesişir. Asla asla, asla, bitişik bir katmandaki bir zeminde veya güç düzleminde, yüksek frekansları taşıma şansı olan bir iz ile çaprazlayın (bu, herhangi bir iz anlamına gelir). Bu, açık yeşil dönüş yolu ile gösterildiği gibi bir ışıma döngüsü oluşturur. Sonuç büyük bir EMI problemidir.

• Pdf'ye ihracatın bir sonucu mu yoksa ne olduğunu bilmiyorum ama boşluk sorunları olacak çok sayıda viya var gibi görünüyor. Birbirlerine çok yakın ve bileşen pedlerine çok yakınlar. Viyallerin üzerindeki lehim maskesi ile bile, pedlerdeki lehim maskesi açıklığı, yeniden akış kullanırsanız lehim sorunlarına neden olan bazı vizeleri ortaya çıkaracaktır. Örneğin, D1 yakınındaki yollar neredeyse kesinlikle açıkta kalacak ve tahta yeniden akıtıldığında, yol, lehim pedden uzaklaşarak D1'i lehimlenmemiş veya çok zayıf lehimli bırakacaktır.

• U1 altındakiler gibi bazı katmanlar da her iki katmanda da görünmez.

Ne yaparım:

PCB üretim yazılım tasarım kural kontrolünüzü PCB üreticiniz için gerekli olan boşluklarla ayarlayın. Bu, via-via, via-pad ve le-lehim maskesi temizleme sorunlarıyla ilgili sizi uyaracaktır.

Tasarımı yırtın ve şimdi sağlam bir zemin düzlemine sahip olduğunuzu bilerek bileşen yerleşimi ile yeni başlayın. Kritik yolların uzunluğunu en aza indirmeye odaklanın ve bu yollar için mümkün olduğunca çok bakır kullanın (geri besleme döngüsü, düşük akımı). Alan / düzen izin veriyorsa, yüzeye bir toprak dökmek kötü bir fikir değildir, sadece düzgün bir şekilde yapabildiğinizden emin olun. (öksüz bakır yok, yer düzlemine iyi bağlanmış)

Düzenleme 2:

Bu zaten var emin değilim ama burada altta sağlam bir zemin düzlemi kullanarak 2 katmanlı bir tahta için infineon referans tasarım / uygulama notları . Oldukça uzun bir FB izi kullanırlar, ancak tehlikeli döngülerden uzak dururlar.

Bu (ve diğer birçok SMPS tasarımında) yeterli verimlilik ve düşük EMI gürültüsü için dikkat etmeniz gereken iki yüksek akım anahtarlama döngüsü vardır.

1. Pin8 - C9 - GND

   Bu döngü giriş gücünüzü kapsamalıdır.

   İlmeğin kendisini daha küçük tutmak için kapasitörleri toprağı regülatörünüzün topraklama noktasına bağlayın, sadece C9 90 ° CCW'yi döndürün.

   Tasarımınızda eksik olduğum şey, 100-220nF seramik kapasitör gibi küçük ama hızlı bir kapasitör. Regülatör IC'ye çok yakın bağlayın.

2. Pim 6 - L2 - C13

   Bu sizin çıkış döngünüz olacak.

   C13 ve C17'yi alta doğru hareket ettirin, topraklarını IC'nin zemin tablasına bağlayın (bunun için güzel bir büyük çokgen dolgu kullanın.

   Tekrar küçük bir seramik kondansatör ekleyin.

   L2 180 ° döndürerek C13, C17 ve IC'ye güzel bir büyük bağlantı yapın (yine çokgen dolgu en iyisi olacaktır).

   D2'yi 90 ° döndürün ve L2 ile IC arasına yerleştirin., Çokgene ve topraklama tablasına bağlayın.

Genel olarak:

1. Yüksek anahtarlama akımlarına sahip tüm izler için WIDE izlerini veya çokgen dolgularını kullanın.
2. Mümkünse bir zemin düzlemi kullanın, gürültüyü azaltacak ve aynı zamanda IC'nizden ısı iletilmesine yardımcı olacaktır.

5v parçası yerine parçanın ayarlanabilir çıkış voltajı versiyonunu kullanırdım. Ancak 5v versiyonu kullanılsa bile, geri besleme voltajı bölücüsünü eklemelisiniz (sadece yüksek taraf için sıfır ohm direnç kullanın ve düşük taraf direncini takmayın). Bu, farklı bir voltaja ihtiyacınız olması durumunda uzun vadede size daha fazla esneklik sağlayacaktır.

Genel olarak, izleriniz yeterince geniş değil. En kritik olanı, C9'dan U1.7-8'e, U1.6'ya, L2'den C17 / C13'e ve U1 ile her yer arasındaki GND'ye bağlı olan iz olacaktır. Bunlar çok fazla anahtarlama akımına sahip olan ağlardır ve kısa ve geniş olduklarından emin olmak istersiniz.

U1 biraz ısı yayıyor olabilir ve parçanın altındaki GND pedi ile olan bağlantınız yeterli olmayacaktır. PCB'nin üst tarafındaki GND düzleminin boyutunu artırmalısınız. Bunu, GND düzleminin çipin altından genişleyebilmesi için R1 ve C1'i hareket ettirerek yapın.

Söylemesi zor, ama devrenin üst ve alt yarısı arasında GND bağlandığını düşünmüyorum. Gerçekten tüm PCB altında tek bir sağlam zemin uçağı olmalı ve farklı bölümleri izole etmek için fantezi bir şey yapmaya çalışmamalısınız. (İstisna: GND düzleminin hala U1'i soğutmasını istiyorsunuz, o düzlemi genel GND düzlemine bağlamak için sadece vias kullanın.)

Sonuç: Daha kalın izler, daha iyi soğutma, çok sayıda GND.

Edit: İşte benim Rev Rev ...

Tabanı tam bir GND düzlemi olmalıdır. İki yarıya bölünmez. Bu önemlidir ve göz ardı edilmemelidir.

Mümkün olduğunda, üst katmanda GND izleri bulundurmayın - GND düzlemi bunun içindir. Bu özellikle J1, D1 ve C17 arasındaki GND için geçerlidir.

Ayrıca, C8'in GND izi bu kapağı tamamen işe yaramaz hale getirir. İz endüktansı çok büyük olacaktır. Bunun yerine doğrudan kapaktaki GND düzlemine birkaç vias kullanın. C8 muhtemelen C9'un yanında bulunmalıdır.

Devrenin üst ve alt yarısını bağlayan izler çok incedir. İkili veya üçlü. Ya da daha iyisi, bakır bir düzlem / şekil / dolgu / ne olursa olsun.

Alt taraftaki tek iz (C17'den U1'e), çoğunlukla PCB'nin üstünde olacak şekilde yeniden yönlendirilmelidir. Bu, alttaki GND düzleminin daha sağlam kalmasına ve kötü şeyler yapma olasılığının azalmasına yardımcı olacaktır.

Resimlerinizden söylemek zor, ancak U1'deki GND pedinden / düzleminden alt katmandaki GND düzlemine kadar daha fazla vize ihtiyacınız olabilir. Alt tabakaya daha fazla ısı almak iyidir.

D2'ye bağlı olan ve L2'nin altına giren üst katmandaki GND düzlemi, PCB'nin altındaki GND düzlemine daha fazla yol gerektirir. L2 altına en az 2, belki de sağ alt köşede üçte biri yerleştirin.