Abwärtswandler-PCB-Ebenen

Ich habe eine Frage zu PCB-Kupferebenen mit Abwärtswandlern. Als Referenz verwende ich den LM2673/LM2679. Die Teile sind im Layout identisch, wobei das DDPAK/TO-263-7 verwendet wird, wobei der PCB-Tab mit dem Erdungspin des IC (Pin 4) verbunden ist.

Zunächst lege ich das Gerät auf einer 2-Lagen-Platine an, wobei die obere Ebene nur aus Signalspuren besteht (so dass Sie oben neben den Spuren isolierte Kupferebenen haben) und die untere Ebene die Masse ist. Angesichts der Art und Weise, wie die Lasche mit Masse verbunden ist, erschien es jedoch bequemer, wenn beide Ebenen Masseebenen sowohl für die SMT-Komponenten als auch für die Wärmeableitung waren. Wenn ich auf beiden Seiten Bodengüsse verwenden würde, welche Bereiche werden empfohlen, um Kupferfüllungen außen zu halten?

EDIT: Ich habe diesen TI-Thread gefunden, der sich mit dem befasst, worüber ich spreche. Ich verwende abgeschirmte Induktoren, und basierend auf dem, was es sagt, scheint es die Idee zu fördern, das Kupfer der oberen Schicht unter dem Induktor zu entfernen (während das untere Kupfer gefüllt bleibt), um EMI-Probleme zu vermeiden. Obwohl meine Induktoren abgeschirmt sind, scheint es besser zu sein, wenn ich den Bereich des Induktors frei von Kupfer halte. Ich habe mich gefragt, ob ich diese Praxis auch auf andere Komponenten anwenden sollte.

https://e2e.ti.com/support/power-management/f/196/t/538740?-DC-DC-Converter-Ground-plane-cut-below-power-inductor

Warum brauchen Sie Kupferfüllungen?
@VladimirCravero Ich denke, OP weiß nur, dass es einige Situationen gibt, in denen Kupferfüllungen schlecht sind, ist sich aber nicht sicher, was diese Situationen sind. Mir sind keine Situationen bekannt, in denen sie für so etwas wie einen Abwärtswandler schlecht sind, bei dem Sie nichts impedanzanpassen. Lassen Sie Kupfergüsse jedoch nicht schwimmen.
@VladimirCravero Ich habe einige empfohlene Layouts gesehen, bei denen der Schaltinduktor kein Kupfer darunter hatte, um EMI oder ähnliches zu reduzieren. Ich weiß nicht genau, warum. electronic.stackexchange.com/questions/452922/…
@DKNguyen Danke für deine Antwort. Ich habe viele Beispiele für Layouts gesehen, bei denen beispielsweise der Raum unter der Schaltspule kein Kupfer darunter hat, um EMI oder ähnliches zu reduzieren. Was meinen Sie genau damit, Kupfergüsse nicht schwimmen zu lassen? Wenn die obere Ebene als „kein Signal“ gekennzeichnet ist, haben Sie schwimmende Kupferinseln, aber meinen Sie, sie sollten an etwas gebunden sein? rohmfs.rohm.com/en/products/databook/applinote/ic/power/…
@ user101402 Ja, sie sollten an GND (oder so) gebunden sein. Lassen Sie sie nicht schweben. Ich habe nachgeschlagen, warum kein Kupfer unter der Induktivität liegt, und um zu verhindern, dass die Induktivität Wirbelströme in der Masseebene induziert. Ich habe nur zwei Minuten mit der Suche verbracht, aber nichts Bestimmtes darüber gefunden, wie schlimm die Wirkung wirklich ist. Wenn der Induktor abgeschirmt ist, spielt es anscheinend keine Rolle.
@DKNguyen Danke. Basierend auf dem, was Sie sagen, scheint es in Ordnung zu sein, gemahlene Güsse sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Schicht zu verwenden. Ich habe diesen TI-Thread über das Kupfer unter dem Induktor gefunden. Ich verwende abgeschirmte Induktoren. Basierend auf dem, was sie sagen, ist es besser, den oberen Kupferguss unter den Induktoren zu entfernen, während das untere Kupfer erhalten bleibt. Das ist, was ich zu lesen glaube, aber ich frage mich, ob dieses Prinzip auch für andere Komponenten verwendet werden sollte. e2e.ti.com/support/power-management/f/196/t/…
@user101402 Meinen Kommentar aktualisiert, während du geantwortet hast. Wenn das Ziel Wirbelströme sind, dann kein Kupfer auf irgendeiner Schicht unter dem Induktor.
Tatsächlich heißt es in Ihrem ROHM-Dokument, das Sie verlinkt haben, genau dort, warum sich unter dem Induktor kein Kupfer befindet. Unter "Induktor platzieren".
@DKNguyen Okay. Das ist für Kupfer direkt unter dem Induktor, also sehe ich das als das Kupfer der oberen Ebene. Da sich das untere Kupfer auf einer anderen Ebene befindet, sollte es in Ordnung sein, wenn der Guss auf dieser Ebene den Raum um den Induktor ausfüllt, richtig?
@ user101402 Ich bin mir ziemlich sicher, dass das Magnetfeld auch ein wenig an den Rändern verschüttet wird. In diesem ROHM-Dokument befindet sich kein Kupfer an den Rändern des Induktors, außer dort, wo es unvermeidlich ist. Das Magnetfeld geht auch durch Sachen, also denke ich nicht, dass es in Ordnung wäre, obwohl es ein bisschen weiter weg wäre.

Antworten (1)

In Bezug auf Magnetkreise ist das Platzieren von Kupfer direkt unter dem Induktor dasselbe wie das Bereitstellen eines SHORTED_TURN in der Nähe des Induktors, jedoch mit LUFT als Schlüsselelement des Magnetpfads.

Angesichts der Tatsache, dass das obere Kupfer 1 mm oder sogar näher an Teilen des Induktorflusses liegen könnte, hängt das Phänomen der kurzgeschlossenen Windung stark von der mechanischen Konstruktion von Induktor/Kern/Befestigungsstiften ab und ist somit unvorhersehbar.

Entfernen Sie also einfach das Kupfer der obersten Schicht unter dem Induktor.

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Für eine Anleitung zum Entfernen BEIDER Kupferschichten unter dem Induktor würde ich den Referenzdesign-Designer/die EMI-Evaluierungsperson anrufen.

Oder rufen Sie CoilCraft oder einen Ferrithersteller an.

Auch hier betrachten wir wieder den air_path (air + FR_4) und die Streuung des Flusses außerhalb des Induktors.

Ohne genaue Feldbezeichnungen und Leiterplattenfolien-Wirbelstrombezeichnungen wissen wir das nicht

  • 1) EMI

  • 2) Verluste (Ineffizienz des Umschalters) aufgrund von Wirbelstromverlusten

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Beachten Sie die Reziprozität von Metallantennen und Löcher_in_Metallplatten.

Sowohl das Metall_als_Draht als auch das Metall_als_Loch STRAHLEN EMI ab.

Sie möchten keine Antenne bereitstellen.

Daher ist es keine gute Idee, das Kupfer der unteren Schicht UNTER dem Induktor zu entfernen, wobei dieses Loch zu einer Antenne wird.

Es ist keine gute EMI-Praxis, eine Slot_Antenne herzustellen, auch wenn sie nicht resonant ist.

Beachten Sie, dass JEDES Schneiden der unteren Ebene unter dem Induktor dem Bereitstellen eines Slot_antenna_radiator entspricht. Ströme zirkulieren um den Rand des Lochs / Spalts / Schlitzes, und obwohl es sich um eine Nahfeldantenne handelt, passieren EMI schlechte Dinge.

Danke für deine Antwort. Das schien ich aufgrund meiner Messwerte zu verstehen, also beschloss ich, auf Nummer sicher zu gehen und Kupferguss direkt unter meinem Induktor zu entfernen. Ich habe es nur auf derselben Ebene wie meinen Induktor entfernt, also sollte der Kupferguss auf der gegenüberliegenden Seite meiner Platine in Ordnung sein, oder? Oder ist es üblich, das auch zu entfernen?
@ user101402 Nach dem, was analog sagt, sollten Sie die ferne Ebene intakt lassen, da das Durchschneiden aller Schichten eine Schlitzantenne ergibt, die Sie nicht möchten.
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