В настоящее время я разрабатываю систему мониторинга батареи для 8-элементного литиевого аккумулятора. Первоначально я сделал устройство, используя плату разработчика STM32 и макетную плату с SD-картой для регистрации данных. Система была точна до +/- 0,01 В, но имела огромное количество шума, связанного с показаниями АЦП, когда на SD-карту выполнялось чтение/запись.
Моя доска двухслойная из-за ограничений по стоимости. Мне удалось сохранить почти твердую плоскость земли на нижнем слое. Я определил проблемные компоненты (если они размещены неправильно) как импульсный источник питания, SD-карту, USB и кварцевый генератор. См. схему:
Я думаю, что мои основные сомнения на данный момент связаны с заземлением платы, а также с целостностью сигнала для моих аналоговых показаний. Пожалуйста, могли бы быть даны указания по этому поводу.
SMPS — я использую понижающий преобразователь LMR23610. Я следовал точной схеме, указанной в таблице данных. Единственное, что меня смутило, это в таблице данных:
Иметь одноточечное заземление на самолет. Заземляющие соединения для компонентов обратной связи и включения должны быть выведены на плоскость заземления. Это предотвращает протекание коммутируемых токов или токов нагрузки по аналоговым дорожкам заземления. При неправильном обращении плохое заземление может привести к ухудшению регулирования нагрузки или неустойчивому поведению пульсаций выходного напряжения.
Я думаю, это означает, что на верхнем слое вокруг всего преобразователя должна быть локальная заземляющая пластина, которая должна быть подключена к широкой заземляющей пластине печатной платы только в одной точке (возможно, через переходное отверстие). Компания TI изготовила образец платы для этого чипа, за исключением того, что они не последовали этому совету, вместо этого у них было по 4 переходных отверстия рядом с заземлением входного и выходного конденсаторов. Я сделал это там, где это применимо для моего дизайна. Правильно ли выглядит мой макет SMPS, и правильно ли это?
Распределение мощности. Я хотел как можно меньше нарушать заземляющий слой нижнего слоя, что вызвало довольно много трудностей при разводке всех дорожек. Чтобы легко соединить трассы питания, я решил просто залить весь верхний слой (кроме области SMPS) полигональной заливкой, подключенной к 3,3 В (выход понижающего преобразователя). Т.е. в моем верхнем слое есть две полигональные заливки - локальный GND для SMPS и выход 3.3V от SMPS. Это вызовет у меня какие-то проблемы? Вместо этого я мог бы залить его GND, но я думал, что смогу сделать все соединения GND с переходными отверстиями, подключенными непосредственно к моему нижнему слою.
Мое последнее сомнение в том, как я подключил кварцевый генератор. Я создал заземляющий остров вокруг кристалла и нагрузочных конденсаторов с тремя переходными отверстиями, соединенными с твердой заземляющей пластиной внизу. Будет ли это нормально? Подключено так
Кроме того, для цифровых сигнальных линий (SD-карта, USB) я позаботился о том, чтобы не нарушить заземляющий слой внизу, поскольку я знаю, что обратные токи будут протекать ниже сигнальных дорожек. Все дорожки имеют ширину 10 мил. Я следовал всем советам по развязке, данным ST для этого MCU.
В целом, моя компоновка в порядке, и не будет ли каких-либо существенных проблем, таких как зашумленные показания моего АЦП? Я бы хотел показания точности +/- 0,01 В, как я видел, когда собирал это на плате разработчика. Любые советы приветствуются, так как я делаю печатную плату второй раз, поэтому я новичок.
Доска: Верхний слой
Что касается шума, возможно, было бы полезно добавить пару керамических конденсаторов емкостью 10 мкФ рядом с операционными усилителями, а также с SD-картой. SD-карта будет иметь довольно быстрые переходные процессы во время операций R/W, которые будут передаваться как шум по 3V3. Кроме того, когда вы измеряете батареи, вы можете избавиться от большого количества шума в FW, так как изменения значений на батареях очень медленные.
EMC и ESD Если я правильно понимаю, это будет продукт, и поэтому он должен соответствовать местным нормам по излучению. Первое, что я заметил, это то, что у вас нет защиты от электростатического разряда на SD-карте или USB; Я предлагаю добавить несколько защитных диодов TVS с малой емкостью как на линиях питания, так и на линиях передачи данных.
Следы USB должны быть проложены как дифференциальные пары 90 Ом; если вы сделаете это правильно, вы уменьшите вероятность отражений на этих линиях и, следовательно, кондуктивных излучений. Я предлагаю вам загрузить отличный инструментарий для печатных плат с сайта saturnpcb.com , это отличный инструмент, который имеет одну функцию, которая рассчитает для вас импеданс дорожки. Это не так хорошо, как инструменты Polar, но это бесплатно и дает вам то, что вам нужно.
Ману3л0ус
Ману3л0ус
Рокта
Рассел
Ману3л0ус
Рассел
Ману3л0ус
Рассел
Ману3л0ус