Совет по компоновке переключающего регулятора

Я планирую использовать импульсный стабилизатор Diodes AP5100 для перехода от ~ 22 В к 12 В в моей схеме, которая будет иметь максимальное потребление тока около 1 А. Это моя первая попытка выложить импульсный блок питания, и я старался как можно точнее следовать рекомендациям (двойные кавычки ниже) в техническом описании .

«Входной конденсатор должен быть как можно ближе к контактам IN и GND».

  • Я поместил C1 близко к контакту IN 5. Должен ли я попытаться приблизить C1 к контакту 2 заземления?

«Внешние резисторы обратной связи должны быть размещены рядом с выводом FB».

  • Резисторы обратной связи R1 и R2 находятся рядом с контактом 3 FB. Я мог бы переместить их ближе, если это необходимо.

«Эти межсоединительные импедансы должны быть минимизированы за счет использования широких и коротких дорожек печатных плат».

  • Я считаю, что это было сделано.

Я не уверен, что это хорошая идея, чтобы направить заземляющее соединение R2 под микросхемой на заземляющий контакт 2? Может быть, лучше использовать переходное отверстие непосредственно на землю?

Кроме того, я не уверен, правильно ли расположен наземный остров для минимизации отскока от земли или он вообще необходим. На самом деле это может ухудшить ситуацию с точки зрения электромагнитных помех.

Я думаю, что индуктор , который я планирую использовать, может быть слишком маленьким. Его текущий рейтинг составляет всего 1,6А.

Пожалуйста, предложите какие-либо советы о том, как улучшить макет или что-нибудь еще.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Редакция №2

Спасибо всем за все предложения, и я сделал следующие изменения:

  • удален наземный остров
  • переместил L1 ближе к контакту 6
  • обратная связь теперь измеряется непосредственно от C2
  • добавлены двойные переходные отверстия на землю для C1, D1 и C2
  • добавлено второе соединение GND

введите описание изображения здесь

Вопросы:

  • должно ли заземление контакта 2 также быть выполнено с двойным переходным отверстием?
Небольшое предложение: рассмотрите возможность использования двух контактных площадок заземления (GND) вместо одной. Это упрощает подключение пары разъемов к входу (IN и GND1) и выходу (OUT и GND2). На вашей заземляющей пластине достаточно места для дополнительного заземляющего соединения.
Определенно наземный остров не помогает в этом дизайне. Мои предложения: добавьте второй контакт GND, как сказал @Anindo. Проверьте расположение L1 (немного ближе к D1 и IC1). Напряжение, которое вы хотите измерить в качестве обратной связи, — это напряжение на конденсаторе C2. Так прокладывайте трек от него. Во всяком случае, хороший первый подход!
@JesúsCastañé Я согласен, это отличный первый подход.
@ user26200 После обновления. Второй макет выглядит нормально. Я думаю, вы можете подключить pin2 с двумя переходными отверстиями. Вы получите более низкую индуктивность в этом соединении.

Ответы (2)

Общая информация и текущий расход

Понижающий преобразователь имеет две ступени в зависимости от состояния переключателя. Переключатель в вашем случае находится в микросхеме между контактами 5 и 6. Давайте нарисуем первую стадию, где переключатель включен, а D1 смещен в обратном направлении. Как видите, петля большая, потому что наземный остров ограничивает места, где может течь ток. Чтобы петля была меньше, она должна была вернуться прямо под желтую трассу.

На другом этапе, который здесь не нарисован, все будет почти так же из-за наземного острова.

Вот хороший пример отскока от земли.

введите описание изображения здесь

О резисторах обратной связи

Кроме того, здесь очень хорошо читается схема SMPS, которая включает раздел на странице 14, посвященный размещению резисторов обратной связи. Согласно ему, вместо того, чтобы подключать переход C6-R1 к выводу L1, подключите их к выводу C2. Это уменьшит количество дополнительного тока, который будет нести эта дорожка.

Об индукторе

С вашим индуктором все в порядке, если он не насыщается при токе 1,3 А, как указано в таблице данных, как показано ниже. Таким образом, катушка индуктивности на 1,6 А подойдет. Увеличение индуктивности до 10 мкГн может повысить КПД вашей легкой нагрузки, но если это приведет к более высокому сопротивлению постоянному току, то у вас будет более низкий КПД номинальной нагрузки.

Выберите ток пульсаций катушки индуктивности равным 30% от максимального тока нагрузки. Максимальный пиковый ток индуктора рассчитывается по формуле:

я л М А Икс "=" я л О А Д + Δ я л 2

Для большинства применений рекомендуется дроссель от 1 мкГн до 10 мкГн с номинальным постоянным током, по крайней мере, на 25% превышающим максимальный ток нагрузки.

Что делать?

Что я бы порекомендовал, так это полностью удалить этот остров и иметь сплошную непрерывную заземляющую плоскость. Кроме того, добавление нескольких переходных отверстий рядом с каждым заземленным контактом, например, рядом с контактом C2 с правой стороны.

Еще одна вещь, которую нужно сказать, это то, что вашего входного конденсатора C1 может быть недостаточно. Однажды я сделал понижающий преобразователь с микросхемой TPS5450, которая также, в техническом описании, рекомендовала входной конденсатор 10 мкФ. После пары поджаренных фишек оказалось, что 10 мкФ маловато. Я бы порекомендовал добавить еще 2 посадочных места, чтобы вы могли заполнить 22 мкФ и 100 нФ позже, если это необходимо.

Я не согласен с вашей интерпретацией документа в вашей ссылке. Заземляющий конец R2 ДОЛЖЕН возвращаться непосредственно к заземляющему контакту микросхемы (контакт 2). Если на наземной дорожке до C2 есть падение IoR, оно наложится на вывод FB, а это нежелательно.
Вы правы насчет "ссылочного" утверждения. Я отредактировал эту часть своего ответа.

C1, D1 и C2 (и L1)

C1, D1 и C2 пропускают большие токи на землю и, в первую очередь, ДОЛЖНЫ подключить заземление прямо к контакту 2 этого устройства. Никаких вариантов, если вы хотите, чтобы он работал с низкой пульсацией. Думайте о контакте 2 как о звездочке. Эти заземляющие соединения в идеале должны соединяться на контакте 2, а не (например) соединяться в какой-либо точке и иметь общую дорожку с контактом 2.

Подключение D1 к контакту 6 в порядке. Подключение C1 к контакту 5 в порядке. Соединение C2 с L1 в порядке, но соединение L1 с контактом 6 может быть короче.

Другие вещи

Отслеживание R2 правильно направлено - прямо обратно к контакту 2 на стороне земли - не допускайте, чтобы по этой дорожке проходили какие-либо токи, кроме R2.

Я бы не стал заморачиваться с идеей наземной плоскости, которая у вас есть - просто следуйте тому, что я сказал, и получите полную наземную плоскость.

На самом деле, с этой компоновкой ток несколько больше, чем у R2, который проходит по дорожке заземления обратной связи.
@abdullahkahraman Я не понимаю, что ты имеешь в виду. Соединение заземления R2 ДОЛЖНО возвращаться к контакту 2, и оно ДОЛЖНО делать это без значительного соединения с другими точками заземления.
Посмотрите стр. 13 и 14 настоящих указаний по применению. Поскольку вывод обратной связи (вывод 3) ИС имеет очень высокий импеданс по сравнению с резисторами обратной связи, по которым протекает ток, заземление ИС не имеет значения с точки зрения протекания тока. Таким образом, заземление R2 должно лучше подключаться к заземлению выходного конденсатора. по одинокому следу. Я не эксперт, на самом деле я новичок в электронике, но это то, что я понял из этого приложения.
@abdullahkahraman Я думаю, вы неправильно истолковываете 5 (c) с тем, что я говорю - это подразумевает, что «сбор» отзывов также «собирает» падения напряжения IoR. Я не защищаю это - я защищаю точку звезды на контакте 2, поэтому, по сути, там, где R2 соединяется с выходным колпачком в 5 (d), это точка звезды. Усилитель обратной связи внутри этой микросхемы (и я бы сказал, что все коммутаторы с несимметричным измерением FB) создают внутреннюю ссылку на напряжение на выводе 2, и поэтому именно сюда должен напрямую возвращаться r2, а также выходной конденсатор.
О, хорошо, я вижу. Чего мне не хватало, так это «точки отсчета». Спасибо за указание на это.
Когда вы говорите, что приоритетом является подключение заземления к контакту 2, можно ли пожертвовать (увеличить) расстояние от контактов 5 и 6 для этих компонентов? С текущим макетом я не вижу способа их оптимального соединения без перемещения вещей.
@user26200 Вы все сделали правильно, не надо делать их супер близко, хотя было бы лучше, но не критично.
@user26200 user26200 Всегда есть компромиссы, и именно здесь вступает в дело плоскость заземления. Используйте GP, чтобы выполнить заземление для C1 и D1, но изо всех сил старайтесь, чтобы они были как можно ближе к контакту 2. Не используйте GP для заземления R2 - это должно быть приоритетом для прямого подключения к контакту 2. Таким образом, C1 близко к контакту 5 и используйте GP для подключения к контакту 2 (используйте двойные переходные отверстия для лучшего подключения), а D1 близко к контакту 2. контакт 6 и GP к контакту 2 (используйте двойные переходные отверстия и т. д.)