Маршрутизация повышающего/понижающего преобразователя постоянного/постоянного тока

Нужна помощь в расстановке блока питания. Я провалил первые две итерации, так как у меня нет необходимого опыта, и я хотел бы избежать еще одного дорогостоящего прогона.

Для полноты, вот предыдущий (связанный) вопрос: проблема шума с регулятором переключения buck/boost

Мое устройство питается от литий-ионной батареи, но ему нужно рабочее напряжение 3,3 В. Таким образом, Vin=2,7-4,2В, Vвых=3,3В. Я решил использовать импульсный стабилизатор LTC3536 buck/boost: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

В основном я использовал эталонную реализацию (страница 1 таблицы данных) для источника питания 1 А / 3,3 В. Вот схемы:

введите описание изображения здесь

Есть три отдельных заземляющих слоя: PGND, идущий от батареи и соединяющийся с LTC3536; GND, сигнальная земля, которая ответвляется от контакта 3, и AGND, используемая для аналоговых датчиков и т. д., которые ответвляются от плоскости GND.

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

введите описание изображения здесь

Соображения по дизайну

Я старался придерживаться рекомендаций, которые нашел в даташите и ответов, которые получил на предыдущий вопрос. Я использую 3 разных заземляющих слоя, как описано выше, соединенных в одной точке с помощью резистора 0 Ом. Я попытался использовать звездообразный подход для маршрутизации VCC. AVCC подключается к VCC с помощью резистора 0 Ом.

Вопросов

  1. Одна из проблем с предыдущим дизайном заключалась в том, что я соединил открытую площадку U3 с помощью переходных отверстий сбоку чипа. Это требовало много места. Теперь я понял, что LT добавили на свою демонстрационную плату переходные отверстия непосредственно под открытой контактной площадкой. Я не знал, что это возможно - нужно ли мне делать что-то особенное с этими переходными отверстиями?
  2. Я совершенно не уверен в размещении наземных плоскостей. На данный момент плоскость GND отходит от контакта 2/3 и соединяется с плоскостями AGND и PGND с помощью резистора 0 Ом. Размещение этого резистора случайное.
  3. Вся схема переключается с помощью микросхемы мягкого включения/выключения питания MAX16054, которая подключается к SHDN U3 (вывод 10). MAX16054 подключен к VBATT и GND (не к PGND). Может ли это вызвать проблемы?

Будем очень признательны за любые комментарии!

соответствующее чтение: Analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/…
Первый документ, на который ссылается @PhilFrost, это здорово. Это помогло мне понять, как маршрутизировать SMPS. Я очень рекомендую это.
@arnuschky Я не согласен с разделенными GND. Иногда он создает больше проблем, чем решает. В некотором роде выходные конденсаторы вашего SMPS являются источником питания вашей схемы. Итак, давайте рассмотрим C17 и C18 как источник питания. Их контакты Vcc питают всю вашу схему, НО их точка GND изолирована (хорошо, не изолирована, но слишком далеко) от вашей схемы! На мой взгляд, это действительно большая проблема. Почему вы не рассматриваете возможность объединения PGND и AGND? Внимание с вашим треком обратной связи. Это пересекает раскол GND! Держите его на той же силовой плоскости.
Хорошо, спасибо, я починю силовой самолет. Я не уверен, должен ли я присоединиться к PGND и AGND. Не рискую ли я увидеть токи от ИИП в аналоговых цепях? По поводу выходных конденсаторов: по-вашему, их нужно переместить на GND? Это противоположно тому, что сказал AndyAka в другом вопросе.
Вероятно, если вы не создадите путь с низким сопротивлением через аналоговую схему, шум туда не пойдет. Я за звездообразную топологию земли, где все цепи должны быть вокруг основного входа заземления или регуляторов. Аналоговая или чувствительная цепь не может быть размещена на пути силовой цепи.

Ответы (2)

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

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

Я бы использовал полную заземляющую пластину снизу со всех сторон, но конец R7 с низким напряжением должен добраться до контакта 2, а затем контакт 2 должен быть направлен звездой под чипом к местной полной заземляющей пластине.

Я бы не стал отсоединять R27 (и контакт 3), чтобы запитать верхнюю медь, которая соединяется с нижней медью (плоскость GND) - я бы позволил (то, что вы назвали) плоскости GND пропустить через землю питания, где находится R11 и почти до уровня аналогового заземления.

Дорожка от контакта 10 должна быть максимально приближена к верхнему слою, чтобы не прерывать заземляющие слои под ним.

Эй, Энди. Спасибо за ваши комментарии (еще раз!) Я начал внедрять изменения, когда столкнулся с некоторыми проблемами. Теперь я переделал макет очень близко к демонстрационной плате LT. Используя этот макет, ваша первая и последняя точка фиксируются. К сожалению, я не до конца понял, что Вы сказали о наземных самолетах. Плоскость GND теперь отходит от контактов 2/3, а AGND подключается к этой плоскости отдельно. То же самое для R27. Это правильно так?
@arnuschky Какую часть о наземном самолете вы не поняли?
Чего я не понимаю, так это того, что я использую полную плоскость для силового заземления под чипом (нижний слой). Туда подключаются контакты 5 и 13, а также входной и выходной конденсаторы. Как мне тогда поставить еще одну плоскость для сигнальной земли (вывод 2) под микросхему, если у меня всего 2 слоя? Чего я не сделал, так это расположить сигнальную землю (плоскость GND) немного дальше, вывести контакт 2 туда и звезду в этой точке (см. блок переходных отверстий 4x3), но я не уверен насчет этой точки звезды.
Соединения GND (в отличие от PGND) не имеют плоскости - они направлены звездой в PGND и не должны нести никаких токов, связанных с входным источником питания и выходной нагрузкой. PGND — это плоскость, которая находится под чипом и под печатной платой. Любые компоненты, которые подключаются к «GND» (например, R7), подключаются к контакту 2, который затем направляется непосредственно к PGND.
У меня такое впечатление, что я неправильно понял здесь что-то существенное. В настоящее время у меня есть три плоскости: одна для PGND, на которой должны оставаться все сильноточные пути преобразователя, одна для «обычного» GND, который обеспечивает заземление всех других устройств (ИС и т. д.), и одна для AGND, который обеспечивает заземление для аналоговых компонентов (датчиков и т. д.). Плоскость GND соединяется с PGND и AGND по одной точке каждая.

Отвечая на мой собственный вопрос о переходных отверстиях на открытой площадке U3:

Как я и опасался, вставлять переходные отверстия в контактную площадку не так просто. Припой может течь через переходное отверстие и создавать беспорядок на другой стороне и плохое соединение со стороны компонента. См., например, эти ссылки:

Не уверен, как я решу это. Довольно мило со стороны LT сделать демонстрационную доску зависимой от этого. Я вижу варианты дерева:

  1. заглушить переходные отверстия (дорого)
  2. отодвиньте переходные отверстия от контактной площадки (могут возникнуть другие проблемы, поскольку компоненты не могут быть размещены достаточно близко)
  3. уменьшите диаметр переходного отверстия и надейтесь, что этого достаточно

Ни один из этих вариантов не удовлетворяет. :(

Определенно вам нужно заглушить переходные отверстия, если паяльная паста будет осаждаться на них. В противном случае у вас будут проблемы в процессе сборки. Есть и другой рискованный вариант. Сделайте небольшое отверстие паяльной маски под чипом. Как показано на этом изображении s3-blogs.mentor.com/tom-hausherr/files/2011/04/… .В этом случае вы можете расположить переходные отверстия подальше от областей паяльной пасты. (Извините, возможно, это не лучшее изображение, чтобы показать это). Второй вариант, который вы комментируете, возможен, но я бы не стал пробовать третий.
Я выберу вариант 2. Поскольку в LT прямо не указано, что переходные отверстия должны быть под контактной площадкой по тепловым причинам, я предполагаю, что это нормально. Спасибо за ответ Иисус.
Маршрутизация повышающего/понижающего преобразователя постоянного/постоянного тока
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v