Routing buck / boost DC / DC converter

Saya butuh bantuan dengan tata letak catu daya. Saya merusak dua iterasi pertama karena saya tidak memiliki pengalaman yang diperlukan, dan saya ingin menghindari lari mahal lainnya.

Demi kelengkapan, berikut adalah pertanyaan sebelumnya (terkait): Masalah kebisingan dengan regulator switching buck / boost

Perangkat saya ditenagai oleh baterai Lithium-Ion, tetapi membutuhkan tegangan operasi 3.3V. Jadi, Vin = 2.7-4.2V, Vout = 3.3V. Saya memutuskan untuk menggunakan regulator switching buck / boost LTC3536: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

Saya pada dasarnya menggunakan implementasi referensi (halaman 1 dari lembar data) untuk catu daya 1A / 3.3V. Berikut ini skemanya:

Ada tiga pesawat ground yang terpisah: PGND, yang berasal dari baterai dan menghubungkan ke LTC3536; GND, ground sinyal yang bercabang dari pin 3, dan AGND, digunakan untuk sensor analog dll yang berasal dari pesawat GND.

Ini adalah versi terbaru dari papan 2-lapisan. Merah adalah atas, biru adalah lapisan bawah. Cukup dekat dengan papan demo LT. Saya membubuhi keterangan berbagai bidang tanah, serta VBATT dan VCC.

Pertimbangan desain

Saya mencoba mematuhi rekomendasi yang saya temukan di lembar data dan jawaban yang saya dapatkan pada pertanyaan sebelumnya. Saya menggunakan 3 bidang tanah yang berbeda seperti yang dijelaskan di atas, terhubung dalam satu titik menggunakan resistor 0 Ohm. Saya mencoba menggunakan pendekatan seperti bintang untuk merutekan VCC. AVCC terhubung ke VCC menggunakan resistor 0 Ohm.

Pertanyaan

Salah satu masalah dengan desain sebelumnya adalah bahwa saya menghubungkan pad U3 yang terbuka menggunakan vias di sisi chip. Ini membutuhkan banyak ruang. Saya sekarang menyadari bahwa LT menambahkan pada papan demo mereka vias langsung di bawah pad yang terbuka. Saya tidak tahu bahwa ini mungkin - apakah saya perlu melakukan sesuatu yang khusus untuk vias ini?
Saya tidak yakin tentang penempatan pesawat-pesawat darat. Saat ini, pesawat GND lepas dari pin 2/3, dan terhubung ke pesawat AGND dan PGND menggunakan resistor 0 Ohm. Penempatan resistor ini adalah semacam atm acak.
Seluruh sirkuit diaktifkan menggunakan MAX16054 soft power on / off IC, yang menghubungkan ke SHDN dari U3 (pin 10). MAX16054 terhubung ke VBATT dan GND (bukan PGND). Mungkinkah ini menyebabkan masalah?

Setiap komentar akan sangat dihargai!

— arnuschky
sumber

bacaan yang relevan: analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/…

— Phil Frost

juga: electronics.stackexchange.com/questions/74509/…

— Phil Frost

Doc pertama yang ditautkan oleh @PhilFrost sangat bagus. Ini membantu saya untuk memahami bagaimana rute SMPS. Saya sangat merekomendasikannya.

— Jesus Castane

@arnuschky Saya tidak setuju dengan GND yang terpisah. Kadang-kadang menciptakan lebih banyak masalah yang diselesaikannya. Dalam beberapa cara, kapasitor output SMPS Anda adalah catu daya dari sirkuit Anda. Jadi mari kita pertimbangkan C17 dan C18 catu daya Anda. Pin Vcc mereka memberi daya pada semua sirkuit Anda TETAPI titik GND mereka terisolasi (Ok. Tidak terisolasi tetapi terlalu jauh) dari sirkuit Anda! Menurut saya ini adalah masalah yang sangat besar. Mengapa Anda tidak mempertimbangkan untuk bergabung dengan PGND dan AGND? Perhatian dengan jalur umpan balik Anda. Ini melintasi pemisahan GND! Simpan di atas pesawat yang sama.

— Jesus Castane

OK terima kasih, saya akan memperbaiki pesawat listrik. Saya tidak yakin apakah saya harus bergabung dengan PGND dan AGND. Jangan saya menjalankan risiko melihat arus dari SMPS di sirkuit analog? Mengenai batasan output: Menurut Anda, saya harus memindahkannya ke GND? Ini kebalikan dari apa yang dikatakan AndyAka dalam pertanyaan lain.

— arnuschky

Jawaban:

Saya harap saya tidak menentang apa pun yang dikatakan pada jawaban pertanyaan sebelumnya !!!

Titik umpan balik harus diambil dari sedekat mungkin ke pin output. Perhatikan trek di sisi non-komponen dokumen LTC3536.

Saya akan menggunakan pesawat tanah penuh di bawah semua putaran tetapi ujung tegangan rendah R7 perlu sampai ke pin 2 dan kemudian pin2 perlu membintangi titik di bawah chip ke pesawat tanah penuh lokal.

Saya tidak akan tee off R27 (dan pin 3) untuk memberi makan tembaga atas yang menghubungkan ke tembaga bawah (Pesawat GND) - Saya akan membiarkan (apa yang Anda sebut) pesawat GND banjir melalui ke tanah kekuasaan di mana R11 berada dan sejauh hampir bidang tanah analog.

Track dari pin 10 harus berusaha menjaga ke lapisan atas sebanyak mungkin agar tidak mengganggu bidang tanah di bawahnya.

— Andy alias
sumber

Hei Andy. Terima kasih atas komentar Anda (lagi!) Saya mulai menerapkan perubahan ketika saya mengalami beberapa masalah. Sekarang saya redid tata letak sangat dekat dengan papan demo LT. Dengan menggunakan tata letak ini, titik pertama dan terakhir Anda telah diperbaiki. Sayangnya, saya tidak sepenuhnya mengerti apa yang Anda katakan tentang pesawat-pesawat darat. Pesawat GND sekarang melepaskan pin2 / 3, dan AGND terhubung ke pesawat itu secara terpisah. Sama untuk R27. Benarkah seperti ini?

— arnuschky

@arnuschky Yang sedikit tentang pesawat gnd yang tidak Anda ikuti?

— Andy alias

Yang tidak saya mengerti adalah ini: Saya menggunakan pesawat penuh untuk power ground di bawah chip (lapisan bawah). Pin 5 dan 13 terhubung di sana, serta tutup input dan output. Bagaimana saya bisa meletakkan bidang lain untuk ground sinyal (pin 2) di bawah chip jika saya hanya memiliki 2 lapisan? Apa yang saya tidak lakukan adalah memiliki ground sinyal (pesawat GND) sedikit lebih jauh, memimpin pin 2 di sana dan membintangi pada titik ini (lihat blok 4x3 vias), tetapi saya tidak yakin tentang titik bintang ini.

— arnuschky

Koneksi GND (tidak seperti PGND) tidak memiliki pesawat - mereka mengarah ke PGND dan tidak boleh membawa arus yang terkait dengan sumber daya input dan beban keluaran. PGND adalah bidang yang berada di bawah chip dan di bawah PCB. Setiap komponen yang terhubung ke "GND" (seperti R7) terhubung ke pin 2 yang kemudian rute langsung ke PGND.

— Andy alias

Saya mendapat kesan bahwa saya salah memahami sesuatu yang penting di sini. Saat ini, saya memiliki tiga pesawat, satu untuk PGND, di mana semua jalur konverter arus tinggi harus tetap, satu untuk GND "normal", yang menyediakan koneksi darat ke semua perangkat lain (IC dll), dan satu untuk AGND, yang menyediakan ground untuk komponen analog (sensor dll). Pesawat GND terhubung ke PGND dan AGND di masing-masing satu titik.

— arnuschky

Menjawab pertanyaan saya sendiri mengenai vias di pad U3 yang terbuka:

Seperti yang saya khawatirkan, tidak terlalu mudah untuk memasukkan vias ke pad. Solder dapat mengalir melalui via dan dapat membuat kekacauan di sisi lain, dan koneksi yang buruk dari sisi komponen. Lihat tautan ini misalnya:

http://blog.screamingcircuits.com/2010/06/large-via-in-pad.html
http://www.freescale.com/files/rf_if/doc/app_note/AN3778.pdf

Tidak yakin bagaimana saya akan menyelesaikan ini. Cukup bagus dari LT untuk membuat papan demo bergantung pada ini. Saya melihat opsi pohon:

memasang vias (mahal)
pindahkan vias dari pad (mungkin menimbulkan masalah lain karena komponen tidak dapat ditempatkan cukup dekat)
buat dengan diameter lebih kecil dan harap ini cukup

Tak satu pun dari opsi ini yang benar-benar memuaskan. :(

— arnuschky
sumber

Pasti Anda perlu vias terpasang jika pasta solder akan menyetor mereka. Kalau tidak, Anda akan memiliki masalah dalam proses perakitan. Ada opsi berisiko lainnya. Buat bukaan topeng solder kecil di bawah chip. Seperti yang ditunjukkan gambar ini s3-blogs.mentor.com/tom-hausherr/files/2011/04/… .Dalam hal ini Anda dapat menyingkirkan vias dari area pasta solder. (Maaf, mungkin bukan gambar terbaik untuk menunjukkan ini). Opsi kedua yang Anda komentari dimungkinkan tetapi saya tidak akan mencoba yang ketiga.

— Jesus Castane

Saya akan menggunakan opsi 2. Karena LT tidak secara eksplisit menyatakan bahwa vias harus berada di bawah pad untuk alasan termal, saya berasumsi bahwa ini ok. Terima kasih atas balasan Anda Yesus.

— arnuschky