Routing eines Buck/Boost-DC/DC-Wandlers

Ich brauche Hilfe bei der Auslegung eines Netzteils. Ich habe die ersten beiden Iterationen vermasselt, da ich nicht über die nötige Erfahrung verfüge und einen weiteren kostspieligen Durchlauf vermeiden möchte.

Der Vollständigkeit halber hier die vorherige (verwandte) Frage: Rauschproblem mit Buck/Boost-Schaltregler

Mein Gerät wird mit einem Lithium-Ionen-Akku betrieben, benötigt aber eine Betriebsspannung von 3,3 V. Somit ist Vin = 2,7–4,2 V, Vout = 3,3 V. Ich habe mich für einen Buck/Boost-Schaltregler LTC3536 entschieden: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

Ich habe im Grunde die Referenzimplementierung (Seite 1 des Datenblatts) für eine 1A/3,3V-Stromversorgung verwendet. Hier sind die Schaltpläne:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt drei separate Erdungsebenen: PGND, das von der Batterie kommt und mit dem LTC3536 verbunden ist; GND, die Signalmasse, die von Pin 3 abzweigt, und AGND, verwendet für analoge Sensoren usw., die von der GND-Ebene abzweigt.

Dies ist die neueste Version des 2-Lagen-Boards. Rot ist oben, Blau ist untere Schicht. Es ist ziemlich nah an LTs Demoboard. Ich habe die verschiedenen Grundebenen sowie VBATT und VCC kommentiert.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Entwurfsüberlegungen

Ich habe versucht, die Empfehlungen, die ich im Datenblatt gefunden habe, und die Antworten, die ich auf die vorherige Frage erhalten habe, einzuhalten. Ich verwende wie oben beschrieben 3 verschiedene Masseebenen, die mit einem 0-Ohm-Widerstand an einem einzigen Punkt verbunden sind. Ich habe versucht, einen sternförmigen Ansatz für das Routing von VCC zu verwenden. AVCC ist über einen 0-Ohm-Widerstand mit VCC verbunden.

Fragen

  1. Eines der Probleme mit dem vorherigen Design war, dass ich das freiliegende Pad von U3 mit Durchkontaktierungen an der Seite des Chips verbunden habe. Dies erforderte viel Platz. Ich habe jetzt festgestellt, dass LT auf ihrem Demoboard die Vias direkt unter dem freigelegten Pad angebracht hat. Ich wusste nicht, dass dies möglich ist - muss ich etwas Besonderes mit diesen Vias machen?
  2. Ich bin mir ziemlich unsicher, was die Platzierung der Masseplatten betrifft. Momentan geht die GND-Fläche von Pin 2/3 ab und ist über einen 0-Ohm-Widerstand mit der AGND- und PGND-Fläche verbunden. Die Platzierung dieses Widerstands ist eine Art zufälliger Atm.
  3. Die gesamte Schaltung wird mit einem Soft-Power-On/Off-IC MAX16054 geschaltet, der mit SHDN von U3 (Pin 10) verbunden ist. Der MAX16054 ist mit VBATT und GND (nicht PGND) verbunden. Kann das zu Problemen führen?

Alle Kommentare würden sehr geschätzt!

Das erste von @PhilFrost verlinkte Dokument ist großartig. Es hat mir geholfen zu verstehen, wie das SMPS weiterleitet. Ich kann es sehr empfehlen.
@arnuschky Ich bin mit den getrennten GNDs nicht einverstanden. Es schafft manchmal mehr Probleme, die es löst. In gewisser Weise sind die Ausgangskondensatoren Ihres SMPS die Stromversorgung Ihrer Schaltung. Betrachten wir also C17 und C18 als Ihre Stromversorgung. Ihre Vcc-Pins versorgen Ihren gesamten Stromkreis, ABER ihr GND-Punkt ist von Ihrem Stromkreis isoliert (Ok. nicht isoliert, aber zu weit)! Meiner Meinung nach ist das ein wirklich großes Problem. Warum erwägen Sie nicht, PGND und AGND beizutreten? Achtung mit Ihrem Feedback-Track. Es überquert einen GND-Split! Halten Sie es über der gleichen Antriebsebene.
OK, danke, ich werde das Antriebsflugzeug reparieren. Ich bin mir nicht sicher, ob ich der PGND und der AGND beitreten soll. Laufe ich nicht Gefahr, die Ströme vom SMPS in den analogen Schaltungen zu sehen? In Bezug auf die Ausgangskappen: Ihrer Meinung nach sollte ich sie auf GND verschieben? Dies ist das Gegenteil von dem, was AndyAka in der anderen Frage gesagt hat.
Wenn Sie keinen niederohmigen Pfad durch die analoge Schaltung erstellen, geht das Rauschen wahrscheinlich nicht dorthin. Ich bin für die Erde der Sterntopologie, bei der alle Schaltkreise um den Haupterdungseingang oder die Regler herum liegen sollten. Ein analoger oder empfindlicher Schaltkreis darf nicht im Weg des Stromkreises platziert werden.

Antworten (2)

Ich hoffe, ich widerspreche nichts, was in der Antwort auf die vorherige Frage gesagt wurde!!!

Der Rückkopplungspunkt sollte so nah wie möglich am Ausgangspin genommen werden. Beachten Sie die Spur auf der Nicht-Komponentenseite des LTC3536-Dokuments.

Ich würde auf der Unterseite rundum eine volle Erdungsebene verwenden, aber das Niederspannungsende von R7 muss zu Pin 2 gelangen, und dann muss Pin2 unter dem Chip auf die lokale volle Erdungsebene zeigen.

Ich würde R27 (und Pin 3) nicht abschlagen, um das obere Kupfer zu speisen, das mit dem unteren Kupfer (GND-Ebene) verbunden ist - ich würde (wie Sie es genannt haben) die GND-Ebene durchfluten lassen, um die Masse zu versorgen, wo R11 ist und bis fast zur analogen Masseebene.

Die Spur von Pin 10 sollte versuchen, so weit wie möglich auf der obersten Schicht zu bleiben, um die darunter liegenden Masseebenen nicht zu unterbrechen.

Hallo Andi. Vielen Dank für Ihre Kommentare (erneut!). Ich habe mit der Implementierung der Änderungen begonnen, als ich auf einige Probleme stieß. Ich habe jetzt das Layout ganz in der Nähe von LTs Demoboard überarbeitet. Mit diesem Layout ist Ihr erster und letzter Punkt fixiert. Leider habe ich nicht ganz verstanden, was Sie über die Bodenebenen gesagt haben. Die GND-Ebene schlägt jetzt von Pin2/3 ab, und der AGND ist separat mit dieser Ebene verbunden. Gleiches für R27. Ist das so richtig?
@arnuschky Welchen Teil über das gnd-Flugzeug hast du nicht verfolgt?
Was ich nicht verstehe, ist Folgendes: Ich verwende eine volle Ebene für die Stromerde unter dem Chip (untere Schicht). Dort werden die Pins 5 und 13 angeschlossen, sowie die Eingangs- und Ausgangskappen. Wie kann ich dann eine weitere Ebene für Signalmasse (Pin 2) unter den Chip legen, wenn ich nur 2 Schichten habe? Was ich nicht getan habe, ist, die Signalmasse (GND-Ebene) etwas weiter entfernt zu haben, Pin 2 dort zu führen und Stern von an dieser Stelle (siehe Block mit 4x3 Vias), aber ich bin mir bei diesem Sternpunkt unsicher.
GND-Verbindungen (im Gegensatz zu PGND) haben keine Ebene - sie zeigen in PGND und dürfen keine Ströme führen, die mit der Eingangsstromquelle und der Ausgangslast zusammenhängen. PGND ist die Ebene, die sich unter dem Chip und unter der Leiterplatte befindet. Alle Komponenten, die mit "GND" (wie R7) verbunden sind, werden mit Pin 2 verbunden, der dann direkt zu PGND führt.
Ich habe den Eindruck, dass ich hier etwas Wesentliches missverstanden habe. Derzeit habe ich drei Ebenen, eine für PGND, auf der alle Hochstrompfade des Konverters bleiben sollten, eine für "normale" GND, die Masseverbindungen zu allen anderen Geräten (ICs usw.) herstellt, und eine für AGND. die Masse für analoge Komponenten (Sensoren usw.) bereitstellt. Die GND-Ebene ist an je einem Punkt mit PGND und AGND verbunden.

Beantwortung meiner eigenen Frage zu den Durchkontaktierungen im freigelegten Pad von U3:

Wie ich befürchtet habe, ist es nicht so einfach, Vias in ein Pad zu stecken. Lötzinn könnte durch die Durchkontaktierung fließen und auf der anderen Seite ein Durcheinander und eine schlechte Verbindung der Komponentenseite verursachen. Siehe zum Beispiel diese Links:

Ich bin mir auch nicht sicher, wie ich das lösen werde. Ganz nett von LT, das Demoboard davon abhängig zu machen. Ich sehe Baumoptionen:

  1. die Vias gestopft haben (teuer)
  2. Bewegen Sie die Durchkontaktierungen vom Pad weg (kann andere Probleme verursachen, da Komponenten nicht nah genug platziert werden können)
  3. Durchmesser des Vias kleiner machen und hoffen, dass dies ausreicht

Keine dieser Optionen ist wirklich befriedigend. :(

Auf jeden Fall benötigen Sie gesteckte Durchkontaktierungen, wenn sich die Lötpaste darüber ablagert. Sonst gibt es Probleme bei der Montage. Es gibt andere riskante Optionen. Machen Sie eine kleine Lötmaskenöffnung unter dem Chip. Wie dieses Bild zeigt s3-blogs.mentor.com/tom-hausherr/files/2011/04/… .In diesem Fall können Sie die Durchkontaktierungen von den Lötpastenbereichen entfernen. (Entschuldigung, vielleicht ist es nicht das beste Bild, um dies zu zeigen). Die zweite Option, die Sie kommentieren, ist möglich, aber ich würde die dritte nicht ausprobieren.
Ich entscheide mich für Option 2. Da LT nicht explizit sagt, dass die Vias aus thermischen Gründen unter dem Pad sein müssen, gehe ich davon aus, dass das ok ist. Danke für deine Antwort Jesu.
Routing eines Buck/Boost-DC/DC-Wandlers
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v