การจัดเส้นทางตัวแปลง Buck / Boost DC / DC


10

ฉันต้องการความช่วยเหลือเกี่ยวกับเลย์เอาต์ของแหล่งจ่ายไฟ ฉันทำซ้ำสองครั้งแรกเนื่องจากฉันไม่มีประสบการณ์ที่จำเป็นและฉันต้องการหลีกเลี่ยงการเรียกใช้ค่าใช้จ่ายอื่น

เพื่อความสมบูรณ์นี่คือคำถามก่อนหน้านี้ (ที่เกี่ยวข้อง): ปัญหาเสียงรบกวนกับตัวควบคุมการสลับ Buck / Boost

อุปกรณ์ของฉันใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสำหรับการทำงานที่ 3.3V ดังนั้น Vin = 2.7-4.2V, Vout = 3.3V ฉันตัดสินใจใช้ตัวควบคุมการสลับ LTC3536 buck / boost: http://cds.linear.com/docs/en/datsheet/3536fa.pdf

โดยทั่วไปฉันใช้การอ้างอิง (หน้า 1 ของแผ่นข้อมูล) สำหรับแหล่งจ่ายไฟ 1A / 3.3V นี่คือแผนงาน:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

มีระนาบกราวด์สามแบบ: PGND มาจากแบตเตอรี่และเชื่อมต่อกับ LTC3536; GND ซึ่งเป็นสัญญาณกราวด์ซึ่งแยกออกจากพิน 3 และ AGND ใช้สำหรับเซ็นเซอร์อะนาล็อกและอื่น ๆ ซึ่งแตกแขนงจากระนาบ GND

นี่เป็นบอร์ด 2 ชั้นรุ่นล่าสุด สีแดงคือด้านบนสีน้ำเงินคือชั้นล่างสุด มันค่อนข้างใกล้เคียงกับบอร์ดสาธิตของ LT ฉันเขียนคำอธิบายประกอบกับระนาบกราวด์ต่าง ๆ รวมถึง VBATT และ VCC

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

ฉันพยายามปฏิบัติตามคำแนะนำที่พบในแผ่นข้อมูลและคำตอบที่ได้จากคำถามก่อนหน้านี้ ฉันใช้ระนาบกราวด์ 3 แบบตามที่อธิบายข้างต้นเชื่อมต่อในจุดเดียวโดยใช้ตัวต้านทาน 0 โอห์ม ฉันพยายามใช้วิธีคล้ายดาวเพื่อกำหนดเส้นทาง VCC AVCC เชื่อมต่อกับ VCC โดยใช้ตัวต้านทาน 0 โอห์ม

คำถาม

  1. หนึ่งในปัญหาของการออกแบบก่อนหน้าคือฉันเชื่อมต่อแผ่นสัมผัสของ U3 โดยใช้จุดแวะที่ด้านข้างของชิป ต้องใช้พื้นที่มาก ตอนนี้ฉันตระหนักแล้วว่า LT ได้เพิ่มจุดสาธิตบนบอร์ดสาธิตของพวกเขาโดยตรงภายใต้แผ่นสัมผัส ฉันไม่ทราบว่าเป็นไปได้ - ฉันต้องทำอะไรเป็นพิเศษกับจุดแวะเหล่านี้หรือไม่
  2. ฉันค่อนข้างไม่แน่ใจเกี่ยวกับการวางเครื่องบินพื้นดิน ในขณะนี้เครื่องบิน GND ออกจากพิน 2/3 และเชื่อมต่อกับระนาบ AGND และ PGND โดยใช้ตัวต้านทาน 0 โอห์ม ตำแหน่งของตัวต้านทานนี้เป็นชนิดของการสุ่ม atm
  3. วงจรทั้งหมดถูกสลับโดยใช้ IC เปิด / ปิดอ่อนนุ่ม MAX16054 ซึ่งเชื่อมต่อกับ SHDN ของ U3 (pin 10) MAX16054 เชื่อมต่อกับ VBATT และ GND (ไม่ใช่ PGND) อาจเป็นสาเหตุของปัญหาหรือไม่

ความคิดเห็นใด ๆ จะได้รับการชื่นชมอย่างมาก!


2
การอ่านที่เกี่ยวข้อง: analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/…
Phil


เอกสารแรกที่เชื่อมโยงโดย @PhilFrost ยอดเยี่ยมมาก มันช่วยให้ฉันเข้าใจว่าจัดเส้นทาง SMPS อย่างไร ฉันขอแนะนำอย่างยิ่ง
พระเยซู Castane

@arnuschky ฉันไม่เห็นด้วยกับ GND แยก บางครั้งมันสร้างปัญหามากขึ้นว่าจะแก้ปัญหา ในบางวิธีตัวเก็บประจุเอาต์พุตของ SMPS ของคุณเป็นแหล่งจ่ายไฟของวงจรของคุณ ลองพิจารณา C17 และ C18 แหล่งจ่ายไฟของคุณ หมุด Vcc ของพวกมันเพิ่มพลังให้กับวงจรของคุณทั้งหมด แต่จุด GND ของพวกมันจะถูกแยกออก (ตกลงไม่แยก แต่ไกลเกินไป) จากวงจรของคุณ! ในความคิดของฉันนี้เป็นปัญหาใหญ่จริง ๆ ทำไมคุณไม่พิจารณาเข้าร่วม PGND และ AGND ให้ความสนใจกับข้อเสนอแนะของคุณติดตาม มันข้ามการแยก GND! เก็บมันไว้บนระนาบพลังงานเดียวกัน
Jesus Castane

ตกลงขอบคุณฉันจะแก้ไขระนาบพลังงาน ฉันไม่แน่ใจว่าฉันควรเข้าร่วม PGND และ AGND หรือไม่ ฉันไม่เสี่ยงที่จะเห็นกระแสจาก SMPS ในวงจรอะนาล็อกหรือไม่? เกี่ยวกับตัวแคปเอาท์พุท: ตามที่คุณควรจะย้ายไปที่ GND? นี่คือสิ่งที่ตรงกันข้ามกับที่ AndyAka พูดไว้ในคำถามอื่น
arnuschky

คำตอบ:


5

ฉันหวังว่าฉันจะไม่ขัดแย้งกับสิ่งที่พูดในคำตอบของคำถามก่อนหน้านี้ !!!

ควรใช้จุดความคิดเห็นจากใกล้กับขาออกมากที่สุด บันทึกแทร็กทางด้านที่ไม่ใช่องค์ประกอบของเอกสาร LTC3536

ฉันจะใช้ระนาบกราวด์แบบเต็มรูปแบบที่อยู่ด้านล่างทุกด้าน แต่แรงดันไฟฟ้าต่ำของ R7 จำเป็นต้องได้รับ 2 และจากนั้น pin2 ต้องติดดาวใต้ชิปไปยังระนาบกราวน์แบบเต็มพื้นที่

ฉันจะไม่ที R27 (และพิน 3) เพื่อป้อนทองแดงชั้นนำที่เชื่อมต่อกับทองแดงด้านล่าง (ระนาบ GND) - ฉันจะให้ (สิ่งที่คุณเรียกว่า) ระนาบ GND จะท่วมถึงพื้นดินที่ R11 อยู่และ ไกลออกไปเกือบเท่าแนวระนาบอะนาล็อก

แทร็กจากขา 10 ควรพยายามเก็บไว้ที่ชั้นบนสุดให้มากที่สุดเพื่อไม่ให้เครื่องบินพื้นดินขัดจังหวะภายใต้


เฮ้แอนดี้ ขอบคุณสำหรับความคิดเห็นของคุณ (อีกครั้ง!) ฉันเริ่มใช้การเปลี่ยนแปลงเมื่อฉันพบปัญหา ตอนนี้ฉันปรับเลย์เอาต์ใหม่ใกล้กับบอร์ดสาธิตของ LT มาก ใช้เค้าโครงนี้จุดแรกและจุดสุดท้ายของคุณได้รับการแก้ไข น่าเสียดายที่ฉันไม่เข้าใจสิ่งที่คุณพูดเกี่ยวกับระนาบพื้น ตอนนี้เครื่องบิน GND ออกจาก pin2 / 3 และ AGND เชื่อมต่อกับเครื่องบินนั้นแยกจากกัน เหมือนกันสำหรับ R27 ถูกต้องเช่นนี้ใช่ไหม
arnuschky

@arnuschky บิตไหนที่คุณไม่ได้ติดตามเกี่ยวกับเครื่องบิน gnd
Andy aka

สิ่งที่ฉันไม่เข้าใจคือสิ่งนี้: ฉันใช้ระนาบเต็มสำหรับพื้นพลังงานภายใต้ชิป (ชั้นล่าง) หมุด 5 และ 13 เชื่อมต่อที่นั่นเช่นเดียวกับอินพุตและเอาต์พุตแคป ฉันจะวางระนาบอื่นสำหรับสัญญาณกราวด์ (พิน 2) ใต้ชิปได้อย่างไรถ้าฉันมีเพียง 2 เลเยอร์ สิ่งที่ฉันไม่ได้ทำคือให้สัญญาณภาคพื้นดิน (ระนาบ GND) อยู่ห่างออกไปเล็กน้อยนำไปสู่ขาที่ 2 และดาวของ ณ จุดนี้ (ดูบล็อก 4x3 จุดแวะ) แต่ฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับจุดดาวนี้
arnuschky

1
การเชื่อมต่อ GND (ตรงข้ามกับ PGND) ไม่มีระนาบ - พวกมันชี้ไปที่ PGND และจะต้องไม่มีกระแสใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงานอินพุตและโหลดเอาต์พุต PGND เป็นระนาบที่อยู่ใต้ชิปและอยู่ใต้ PCB ส่วนประกอบใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับ "GND" (เช่น R7) จะเชื่อมต่อกับขา 2 ซึ่งจะส่งไปยัง PGND โดยตรง
Andy aka

ฉันมีความรู้สึกว่าฉันเข้าใจผิดบางสิ่งบางอย่างที่นี่ ปัจจุบันฉันมีเครื่องบินสามลำหนึ่งลำสำหรับ PGND ซึ่งเส้นทางที่มีกระแสสูงทั้งหมดของตัวแปลงควรอยู่หนึ่งแห่งสำหรับ "ปกติ" GND ที่ให้การเชื่อมต่อภาคพื้นดินกับอุปกรณ์อื่น ๆ ทั้งหมด (ICs ฯลฯ ) และอีกอันสำหรับ AGND ที่ให้กราวด์สำหรับส่วนประกอบอะนาล็อก (เซ็นเซอร์ ฯลฯ ) ระนาบ GND เชื่อมต่อกับ PGND และ AGND ในแต่ละจุด
arnuschky

3

ตอบคำถามของฉันเกี่ยวกับจุดแวะใน U3 ที่เปิดเผย:

อย่างที่ฉันกลัวมันไม่ได้ตรงไปตรงมาที่จะนำจุดอ่อนมาไว้ในเบาะ ประสานอาจไหลผ่านทางและสามารถสร้างความวุ่นวายในด้านอื่น ๆ และการเชื่อมต่อที่ไม่ดีของด้านองค์ประกอบ ดูลิงค์เหล่านี้เช่น:

ไม่แน่ใจว่าฉันจะแก้ไขปัญหานี้อย่างไร LT ค่อนข้างดีที่จะทำให้กระดานตัวอย่างขึ้นอยู่กับเรื่องนี้ ฉันเห็นตัวเลือกต้นไม้:

  1. เสียบจุดแวะ (แพง)
  2. ย้ายจุดแวะออกจากแผ่น (อาจเกิดปัญหาอื่น ๆ เนื่องจากส่วนประกอบไม่สามารถวางใกล้พอ)
  3. ทำผ่านเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลงและหวังว่านี่จะเพียงพอ

ตัวเลือกเหล่านี้ไม่เป็นที่น่าพอใจจริงๆ :(


1
แน่นอนคุณต้องเสียบจุดแวะถ้าวางประสานจะฝากพวกเขา มิฉะนั้นคุณจะมีปัญหาในกระบวนการประกอบ มีตัวเลือกที่มีความเสี่ยงอื่น ๆ ทำหน้ากากประสานรูรับแสงขนาดเล็กใต้ชิป ดังที่แสดงภาพนี้s3-blogs.mentor.com/tom-hausherr/files/2011/04/… . ในกรณีนี้คุณสามารถวางจุดโฟกัสให้ห่างจากบริเวณที่วางประสาน (ขออภัยอาจไม่ใช่ภาพที่ดีที่สุดในการแสดงภาพนี้) ตัวเลือกที่สองที่คุณแสดงความคิดเห็นเป็นไปได้ แต่ฉันจะไม่ลองตัวเลือกที่สาม
Jesus Castane

1
ฉันจะไปด้วยตัวเลือก 2 เนื่องจาก LT ไม่ได้ระบุอย่างชัดเจนว่าจุดอ่อนต้องอยู่ภายใต้แผ่นสำหรับเหตุผลด้านความร้อนฉันจึงถือว่านี่เป็นสิ่งที่ตกลง ขอบคุณสำหรับคำตอบของคุณพระเยซู
arnuschky
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.