Kann ich eine geteilte Leistungsebene als Alternative zu Leiterbahnen verwenden?

Ich entwerfe eine 4-Lagen-Leiterplatte mit separater Strom- und Masseebene. Die Elektronik ist alle langsam. Der Großteil meines Designs ist 3,3 V Low Power, aber die linke Seite benötigt 24 V und die rechte Seite hat Anschlüsse, die neben SPI und I2C eine Verbindung zu 24 V für die Stromversorgung herstellen. Kann ich die 24-V-Leistungsebene einfach erweitern, ähnlich wie im Bild:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Normalerweise halte ich die Powerplanes so einfach wie möglich und bleibe bei einem rechteckigen Umriss. In diesem Fall reduziert sich die Ebenenbreite auf eine L-Form von 3 mm (könnte breiter sein, aber ich möchte vermeiden, dass Signalspuren die Ebenenlücke kreuzen) und würde den Layoutaufwand verringern, wenn ich keine Spuren verwenden müsste. Ich könnte die Stromversorgung auch einfach auf der unteren Signalebene leiten, da dies 4 Schichten sind, aber wie unterscheidet sich das, außer dass Durchkontaktierungen verwendet werden müssen, um zur unteren Signalebene zu gelangen? Gibt es offensichtliche Mängel beim einfachen Erweitern der internen Leistungsebene, wie im Bild zu sehen? Würde dies die Elektronik (einige analoge) in der 3,3-V-Ebene beeinflussen?

Wie viel Last haben Sie in der rechten Seitenecke? Wie viel Entkopplung gibt es für die 24 V?
Die rechte Ecke könnte möglicherweise eine ziemlich große Last sein, da sie für zukünftige Erweiterungsplatinen gedacht ist, die mit 24 V betrieben werden. Die vorhandene 24V-Versorgung ist mit 200uF entkoppelt und jede Platine wird auch eine eigene Entkopplung haben.
Wie hoch ist „ziemlich groß“? Schalten Sie es oder fließt nur ein Gleichstrom durch die Platine?
Die 24VDC können bis zu 2A liefern. Die Hauptplatine kann bis zu 1A ziehen, also wird im Grunde 1A zwischen allen Erweiterungen geteilt. Es gibt noch keine Spezifikationen für zukünftige Designs, aber alle potenziellen Umschaltungen werden auf der jeweiligen Erweiterungsplatine vorgenommen, sodass die Stromversorgungsebene nur aus Gleichstrom besteht
Dann müssen Sie sich nur um die Widerstandsheizung kümmern.
Ja, keine Probleme, wenn die "Spur" mit Strom umgehen kann. Masserückströme für 24 V fließen jedoch durch die Hauptmasseebene. Wenn Sie also einige empfindliche analoge Schaltkreise haben, die wirklich "0 V" benötigen, um "0 V" zu sein, könnte dies ein Problem sein, aber dies liegt an der Platzierung des Steckers, nicht an den 24 V "verfolgen".
Würde der Masserückstrom nicht sowieso durch die Hauptmasseebene fließen, unabhängig davon, mit welcher Methode ich die Stromversorgung ausgelegt habe?
@ ChrisD91 Welches CAD verwenden Sie für dieses Layout? Ich habe Probleme mit PADS.
@jay Ich benutze Altium. Ich finde die Benutzeroberfläche sehr intuitiv und aufgrund der großen Community ist eine Lösung für jedes Problem mit der Software nur ein kurzes Google entfernt. Ich habe eine PADs-Lizenz, aber ich finde sie so umständlich zu benutzen, dass ich sie bei jeder Gelegenheit vermeide.

Antworten (2)

Sie können die Leistungsebene genau so teilen, wie Sie es vorschlagen. Brechen Sie die Masseebene auf keinen Fall auf, da dies dazu führt, dass Rückwege von Signalen, die Lücken in der Masseebene kreuzen, diese Lücken irgendwie überspringen müssen.

Die Besonderheiten Ihrer Anwendung, Empfindlichkeit gegenüber Rauschen, EMI, Stapelung usw. können sich auf diese Empfehlungen auswirken. Aber nach deiner Beschreibung denke ich, dass es hier nichts zu befürchten gibt.

Viel Glück!

Das sieht in Ordnung aus.

  1. Koppeln Sie die Masse mit 24 V.
  2. Teilen Sie den Boden, wo sich 24 V teilen.
  3. Machen Sie diesen Teilungspunkt sehr nahe am 24-V-Eingang.
  4. Filterung & Entprellung nach dem Split.
  5. Fügen Sie Kondensatoren genau dort hinzu, wo 24 V zur Erweiterungsplatine austreten.

Bearbeitet.
Die ultimative Lösung wäre: Bewegen Sie den 24V_in-Anschluss und die 24V-3V-Stromkreise zusammen auf die rechte Seite.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich bin nicht einverstanden. Teilen Sie den Boden nicht. Im Grunde nie tun. Wenn Sie sich Sorgen über die gemeinsame Impedanzkopplung von 24-V- und 3-V-Material durch Strom in der Masseebene machen, verwenden Sie Rückleitungen für Hochstrommaterial.
@tobalt, danke für den Kommentar. :-) Ich dachte mein Posting wäre noch nicht sichtbar. Ja, ich stimme Ihnen zu, inzwischen ist Power TRACE auch eine Signalspur in einem größeren ... Stichwort ... Bereich. Wahrscheinlich sind Sie bereits auf der "Ausgangsseite", die möglicherweise Signale von der Erweiterungsplatine entgegennehmen muss, vermute ich nur. Und ich habe nichts davon angenommen. :-)
Das Problem beim Teilen der Masseebene besteht darin, dass Datenleitungen (SPI usw.) die 3,3- und 24-V-Ebenen kreuzen. Wenn Sie die Flugzeuge teilen, zwingen Sie die digitalen Rückströme, einen sehr hässlichen Weg durch die Platine zu nehmen, bevor sie überhaupt die Verkabelung erreichen. Wenn Bedenken bestehen, dass sich Erdströme zwischen den Domänen überschneiden, besteht die Lösung darin, die Platine besser zu verlegen, damit sie sich nicht überlappen, aber in diesem Fall bezweifle ich, dass es ein Problem gibt.
-1- @user1850479 Ich verstehe, was Sie und Tobalt sehen. Ich stimme allen Punkten absolut zu. In der Zwischenzeit, wenn es sich um Strom handelt (VDD-24V-zu-Verlängerung und GND-Paar), ist die EMI-Kopplung weniger besorgniserregend. Das Trennen von VDD bringt nicht wirklich viel Vorteil, während 3,3 V es überhaupt nicht verwenden, außer am Eingang. Die Priorität ist der Strom und die Steuerung seines Pfades. Ich würde es lieber nicht auf den größeren Teil der Verarbeitung, den empfindlichen Signalpfad mit niedrigem Pegel, unabhängig von der Größe, auswirken, indem ich durch den gemeinsamen Massestrompfad leite, es sei denn; Die Idee, die Tobalt vorschlägt, mache ich auch
-2- Ich tue es auch in einigen Fällen, wenn das Verhalten der VDD-Seite (in diesem Fall) deterministisch / stabil / stromsparend / usw. ist. Die Sorge ist "wenn wir nicht genug Kupfer für die VDD-Seite GND geben", und das führt leicht zu "naja, wir geben alles, was wir haben, den ganzen Grundriss.". In der Zwischenzeit versuche ich Folgendes: Den Pfad zu steuern, das Design so zu gestalten, dass die Signaldomänen im Gleichtaktbereich liegen, und das analoge Signal - das sich über Domänen hinweg kreuzt - um eine gute gemeinsame Referenz zu haben. „Wie“ ist nur eine technische Frage.
Kann ich eine geteilte Leistungsebene als Alternative zu Leiterbahnen verwenden?
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