Разделение наземных плоскостей высокой и малой мощности

Эта плата не работает...

На входе и выходе вашего DC-DC конденсаторы отсутствуют!

Да ладно... Учитывая огромный размер индуктора и наличие ACS711-25, это минимум 10 ампер... Пожалуйста, пожалуйста, пожалуйста. Наклейте здоровое количество керамики, а также несколько объемных конденсаторов с низким ESR как на входе, так и на выходе.

Учти это:

• Q3 ВЫКЛ., Q4 ВКЛ., I(L)=5A
• Q3 включается, Q4 выключается
• Ток индуктора теперь должен куда-то идти (на выходе)
• Однако крышек нет. Это означает, что ток должен идти на индуктивность проводов...
• L1 будет генерировать достаточное напряжение на выходе, чтобы направить свой ток туда, куда он должен идти.
• Все компоненты на выходе взорвутся.

Теперь макет. Я начну с драйверов MOSFET.

Вы хотите, чтобы токовые петли были небольшими, чтобы обеспечить быстрое и чистое переключение без звона. Для драйвера U4 и полевых транзисторов Q1/Q2 контуры:

• Включение Q2: GND-C15-U4.VCC-U4.BG-Q2.G-GND
• Выключение Q2: GND-U4.GND-U4.BG--Q2.G-GND
• Включение Q1: U4.TS-C14-U4.Boost-U4.TG-Q1.G-Q1.S-U4.TS
• Выключение Q1: U4.TS-U4.TG-Q1.G-Q1.S-U4.TS

Также следует оптимизировать цикл зарядки C14:

• ЗЕМЛЯ-C15-D1-C14-Q2-ЗЕМЛЯ

Ошибка компоновки: эти шлейфы довольно длинные и проходят через трещины в плоскости земли. Драйверы затвора не являются чувствительными аналоговыми операционными усилителями! Вы можете расположить их рядом с полевыми транзисторами, с короткими дорожками для привода затвора... и оптимизировать размещение развязывающих колпачков! (Я вижу разделение в плоскости GND между вашими развязывающими колпачками GND и GND чипа)...

----------------------- РЕДАКТИРОВАТЬ

Ваш датчик тока Холла изолирован, а это означает, что вы должны ссылаться на его выход на сигнальную землю, а не на землю с помехами. Также проверьте, нужен ли ему развязывающий колпачок.

Кроме того, его выход сосредоточен на VCC/2, который является вашим 3V3. Если это 3V3 отличается от того, что используется в микро, у вас будет смещение постоянного тока.

MCP604 не имеет входа «rail-to-rail», что может быть несовместимо с выходным напряжением ACS711.

Вы проверяли тепловыделение MOSFET?

80-вольтовые полевые транзисторы кажутся немного высокими для автомобильного использования. Возможно, вы могли бы улучшить RdsON * Qg с полевыми транзисторами 40-60 В?

Не могу найти даташит на диод STPS2105.

Посмотрите на C9-10-11-12-13, почему ваши развязывающие колпачки собраны вместе в углу платы, а не рядом с чипами, которые они должны развязывать?

На схеме написано U2=LT1764EQ, что не является частью 3V3. Кроме того, вам нужен большой дорогой LT LDO здесь?

Расположение переходных отверстий GND для конденсаторов C3, C8 ... эээ... есть ли вообще какие-либо переходные отверстия GND?

Но... Такой DC-DC ТРУДНО реализовать. Это действительно НЕ та схема, которую вы хотите сделать для своей первой печатной платы! Здесь так много ошибок... и каждый раз, когда я смотрю на нее, я нахожу еще больше... и это нормально, так как, как вы говорите, это ваша первая печатная плата.

Новичок вряд ли преуспеет в таком дизайне. Я не пытаюсь тебя задеть или оскорбить, хорошо? Но вы рискуете сжечь тонны деталей, потратить неделю на разочарование, и это, вероятно, не сработает.

Существует также тот факт, что это управляется ШИМ, поэтому программная ошибка может привести к взрыву ваших полевых транзисторов. И вы выбрали не самый простой корпус для распайки...

Я настоятельно рекомендую вам обратиться за помощью к квалифицированному специалисту, который может заглянуть вам через плечо и помочь вам, это позволит избежать большого количества ударов.

Разрезы, которые вы создали на своем наземном плане, не имеют никакого влияния на разделение, которое вы имеете в виду. Это называется второй основной проблемой в цепях со смешанными сигналами, когда низкочастотные сильноточные цепи, такие как переключающие МОП-транзисторы или реле, находятся на вашей печатной плате и создают помехи аналоговым и цифровым цепям низкого уровня. Вам нужно создать ров или полностью изолированную землю.

Пожалуйста, рассчитайте некоторые из магнитно-индуцированных напряжений, особенно от сильноточных контуров, в цепи серворегулятора. Комбинация Biot_Savart и индукции по закону Фарадея дает вам возможность вычислить напряжение, индуцированное в петле, с учетом dI/dT и дБ/dT близлежащего провода.

Vinduce = [MUo*MUr * Площадь/(2*pi*Расстояние)] * dI/dT

Предположим, что dI/dT составляет 10 ампер за 10 нс (очень быстрый полевой транзистор) в проводе-агрессоре.

Предположим, что площадь уязвимой петли составляет 0,1 м * 0,1 м, расположенная на расстоянии 0,1 м от провода.

Vinduce составляет 4*pi*10^-7H/м*1(воздух)*0,1м*0,1м/(2*pi*0,1м) * 10^+9 ампер/сек.

Винду составляет 2e-7 * 0,1 * 1e+9 = 2e-8+9 === 20 вольт.

В таких магнитных полях, особенно при очень быстрых фронтах, сервосистема выходит из строя.

Подумайте об экранировании сервоцепей обратной связи регулятора.

Между прочим, этот интерферентор Hfield (магнитного поля) встроен в функцию GARGOYLE SignalChainExplorer, доступную на сайте robustcircuitdesign.com.

Цель состоит в том, чтобы помочь разработчику встроенной системы смоделировать все соответствующие источники ошибок, избегая неожиданных явлений, которые часто игнорируются.

---------------- редактировать ----------

На предыдущем месте работы представитель по работе с клиентами пригласил меня на телефонный разговор, когда у заказчика возникла проблема с отсутствием связи с нашим кремнием, который они успешно использовали в течение десяти лет. Что-то изменилось, и их регулятор скорости двигателя мощностью 15 000 лошадиных сил вышел из строя в полевых условиях. В разных местах на печатной плате контроллера наш кремний вышел из строя. Но не во всех местах.

В некоторых локациях никогда не бывает сбоев. В других местах было 25% отказов. Тем не менее, печатная плата имеет 6 слоев с большим количеством путей отвода тепла. Что происходило?

Мы вычисляем Vinduce = 2e-7 * 40 мм * 40 мм/40 мм * 2e9 ампер/сек.

Плата управления находилась в 40 мм от шины на 2000 ампер, время включения/выключения составляло 1 мкс.

Vinduce = 2e-7 * 0,04 * 2e9 = 0,16 * 100 = ШЕСТНАДЦАТЬ ВОЛЬТ

На ПЛОСКУ ЗАЗЕМЛЕНИЯ было подано 16 вольт. Назовите это вихревым током. Определенно произошла некоторая отмена Хфилда.

Жалоба клиента: ваши детали выходят из строя. Наш ответ: вы переместили печатную плату слишком близко к шине на 2000 ампер. Клиент: помогите нам. Наш ответ: поместите алюминиевый экран между платой и шиной.

РЕЗЮМЕ: КОГДА ВАША КОММУТАЦИОННАЯ ЦЕПЬ превышает 100 000 000 ампер/сек dI/dT, вы должны ожидать огромных сбоев в заземлении, плоскостях заземления, в VDD, в плоскостях VDD, в контактах регулирования обратной связи и, конечно, в любой трассе.