Маршрутизация преобразователя постоянного тока в постоянный

Мне нужна помощь с компоновкой блока питания. Я испортил первые две итерации, поскольку у меня нет необходимого опыта, и я хотел бы избежать еще одного дорогостоящего запуска.

Для полноты изложения приведу предыдущий (связанный) вопрос: проблема с шумом при использовании переключающего регулятора с пониженной / повышенной нагрузкой

Мое устройство питается от литий-ионной батареи, но требует рабочего напряжения 3,3 В. Таким образом, Vin = 2,7-4,2 В, Vout = 3,3 В. Я решил использовать регулятор переключения Buck / Boost LTC3536: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

Я в основном использовал эталонную реализацию (страница 1 таблицы данных) для источника питания 1A / 3.3V. Вот схемы:

Есть три отдельные заземляющие плоскости: PGND, идущий от батареи и подключающийся к LTC3536; GND, заземление сигнала, которое ответвляется от вывода 3, и AGND, используется для аналоговых датчиков и т. Д., Которые ответвляются от плоскости GND.

Это последняя версия двухслойной платы. Красный верх, синий нижний слой. Это довольно близко к демонстрационной доске LT. Я комментировал различные наземные плоскости, а также VBATT и VCC.

Особенности дизайна

Я пытался придерживаться рекомендаций, которые я нашел в техническом описании, и ответов, которые я получил на предыдущий вопрос. Я использую 3 разные заземляющие плоскости, как описано выше, соединенные в одной точке с помощью резистора 0 Ом. Я попытался использовать звездный подход для маршрутизации VCC. AVCC подключен к VCC с помощью резистора 0 Ом.

Вопросов

Одна из проблем с предыдущим дизайном заключалась в том, что я подключил открытую площадку U3, используя переходные отверстия на боковой поверхности чипа. Это потребовало много места. Теперь я понял, что LT добавил на свою демонстрационную плату переходные отверстия прямо под открытой площадкой. Я не знал, что это возможно - мне нужно сделать что-то особенное для этих переходов?
Я совершенно не уверен насчет размещения наземных самолетов. В данный момент плоскость GND соединяется с контактом 2/3 и соединяется с плоскостью AGND и PGND с помощью резистора 0 Ом. Размещение этого резистора является своего рода случайным атм.
Вся цепь коммутируется с помощью микросхемы мягкого включения / выключения MAX16054, которая подключается к SHDN U3 (вывод 10). MAX16054 подключен к VBATT и GND (не PGND). Может ли это вызвать проблемы?

Любые комментарии будут с благодарностью!

— arnuschky
источник

соответствующее чтение: analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/…

— Фил Фрост

также: electronics.stackexchange.com/questions/74509/…

— Фил Фрост

Первый документ, связанный @PhilFrost, это здорово. Это помогло мне понять, как маршрутизировать SMPS. Я очень рекомендую это.

— Иисус Кастан

@arnuschky Я не согласен с разделенными GND. Это иногда создает больше проблем, которые решает. В некотором смысле выходные конденсаторы вашего SMPS являются источником питания вашей цепи. Итак, давайте рассмотрим C17 и C18 ваш источник питания. Их контакты Vcc питают всю вашу цепь, НО их точка заземления изолирована (хорошо, не изолирована, но слишком далеко) от вашей цепи! На мой взгляд, это действительно большая проблема. Почему вы не рассматриваете возможность присоединиться к PGND и AGND? Внимание с вашей обратной связью. Это пересечь разделение GND! Держите его на той же плоскости власти.

— Иисус Кастан

Хорошо, спасибо, я починил силовой самолет. Я не уверен, должен ли я присоединиться к PGND и AGND. Разве я не рискую увидеть токи от SMPS в аналоговых цепях? Что касается выходных колпачков: по вашему мнению, я должен переместить их в GND? Это противоположно тому, что AndyAka сказал в другом вопросе.

— Арнущки

Ответы:

Надеюсь, я не противоречу сказанному в ответе на предыдущий вопрос !!!

Точка обратной связи должна быть взята как можно ближе к выходному контакту. Обратите внимание на дорожку на некомпонентной стороне документа LTC3536.

Я бы использовал всю плоскость заземления на нижней части корпуса, но конец низкого напряжения R7 должен дойти до контакта 2, а затем контакт 2 должен направить звездочку под микросхему на местную плоскость полного заземления.

Я бы не использовал тройник R27 (и контакт 3) для подачи верхней меди, которая соединяется с нижней медью (плоскость GND) - я бы позволил (как вы назвали) плоскости GND пролиться на заземление, где находится R11 и почти как аналоговая земля.

Дорожка от штифта 10 должна стараться удерживаться на верхнем слое как можно дольше, чтобы не прерывать нижние плоскости земли.

— Энди ака
источник

Привет, Энди. Спасибо за ваши комментарии (снова!) Я начал вносить изменения, когда столкнулся с некоторыми проблемами. Сейчас я переделал макет очень близко к демонстрационной доске LT. Используя этот макет, ваша первая и последняя точка исправлена. К сожалению, я не совсем понял, что вы сказали о наземных самолетах. Плоскость GND теперь имеет контакт 2/3, и AGND подключается к этой плоскости отдельно. То же самое для R27. Это правильно, как это?

— Арнущки

@arnuschky Какая часть про самолет не следовала?

— Энди ака

Что я не понимаю, так это: я использую полную плоскость для заземления под чипом (нижний слой). Штыри 5 и 13 соединяются там, а также заглушки входа и выхода. Как я могу тогда поместить другую плоскость для заземления сигнала (вывод 2) под микросхему, если у меня есть только 2 слоя? Чего я не сделал, так это чтобы сигнальная земля (плоскость GND) находилась немного дальше, там находился вывод 2 и звезда в этой точке (см. Блок 4x3 переходных отверстий), но я не уверен насчет этой звездной точки.

— arnuschky

Соединения GND (в отличие от PGND) не имеют плоскости - они указывают звезды на PGND и не должны переносить токи, связанные с источником входной мощности и выходной нагрузкой. PGND - это плоскость, которая находится под микросхемой и под печатной платой. Любые компоненты, которые подключаются к «GND» (например, R7), подключаются к контакту 2, который затем направляется непосредственно в PGND.

— Энди ака

У меня сложилось впечатление, что я неправильно понял что-то существенное здесь. В настоящее время у меня есть три плоскости, одна для PGND, на которой должны оставаться все сильноточные тракты преобразователя, одна для «нормального» GND, которая обеспечивает заземление для всех других устройств (микросхемы и т. Д.), И одна для AGND, это обеспечивает основу для аналоговых компонентов (датчиков и т. д.) Плоскость GND соединена с PGND и AGND в одной точке каждая.

— Арнущки

Отвечая на мой собственный вопрос относительно переходных отверстий в открытой площадке U3:

Как я и боялся, не так просто поместить переходные отверстия в блокнот. Припой может протекать через переход и может создать беспорядок на другой стороне и плохое соединение на стороне компонента. Смотрите эти ссылки, например:

http://blog.screamingcircuits.com/2010/06/large-via-in-pad.html
http://www.freescale.com/files/rf_if/doc/app_note/AN3778.pdf

Не уверен, как я это решу. Довольно мило с точки зрения LT, чтобы демонстрационная плата зависела от этого. Я вижу варианты дерева:

есть переходы (дорогой)
отодвиньте сквозные переходы от площадки (могут возникнуть другие проблемы, поскольку компоненты не могут быть расположены достаточно близко)
сделать диаметр меньше и надеяться, что этого достаточно

Ни один из этих вариантов действительно не удовлетворяет. :(

— arnuschky
источник

Определенно, вам нужны заглушки, если паяльная паста оседает на них. В противном случае у вас будут проблемы в процессе сборки. Есть и другой рискованный вариант. Сделайте небольшое отверстие под чип припоя. Как показано на этом изображении s3-blogs.mentor.com/tom-hausherr/files/2011/04/…. В этом случае вы можете убрать переходные отверстия в области паяльной пасты. (Извините, может быть, это не лучшее изображение, чтобы показать это). Второй вариант, который вы комментируете, возможен, но я бы не стал использовать третий.

— Иисус Кастан

Я перейду к варианту 2. Поскольку LT явно не заявляет, что переходные отверстия должны быть под подушкой по тепловым причинам, я предполагаю, что это нормально. Спасибо за ваш ответ, Иисус.

— Арнущки