Frage:
Hinweise zum Layout des Schaltreglers
user26200
2013-07-11 04:11:24 UTC
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Ich plane die Verwendung eines Dioden AP5100 -Schaltreglers, um in meinem Stromkreis von ~ 22 V auf 12 V zu wechseln, was eine maximale Stromaufnahme von etwa 1 A hat. Dies ist mein erster Versuch, ein Schaltnetzteil auszulegen, und ich habe versucht, die Empfehlungen (unten doppelt zitiert) im Datenblatt so genau wie möglich zu befolgen.

"Der Eingangskondensator muss so nah wie möglich an den IN- und GND-Pins sein. "

  • Ich setze C1 nahe an IN-Pin 5. Sollte ich versuchen, C1 näher an den Erdungsstift 2 zu bringen?

"Die externen Rückkopplungswiderstände sollten neben dem FB-Pin platziert werden."

  • R1 & R2-Rückkopplungswiderstände befinden sich in der Nähe des FB-Pins 3. Ich könnte sie näher heranrücken, wenn erforderlich.

"Diese Verbindungsimpedanzen sollten durch Verwendung breiter, kurzer gedruckter Schaltkreise minimiert werden."

  • Ich glaube, das wurde erreicht.

Ich bin nicht sicher, ob es eine gute Idee ist, die Erdungsverbindung von R2 unter dem IC zum Erdungsstift 2 zu verlegen. Vielleicht ist es besser, eine Durchkontaktierung direkt zur Grundebene zu verwenden?

Außerdem bin ich mir nicht sicher, ob die Bodeninsel zur Minimierung des Bodensprungs korrekt angeordnet oder sogar notwendig ist. Es könnte tatsächlich zu einer Verschlechterung der EMI führen.

Ich denke, der Induktor, den ich verwenden möchte, ist möglicherweise zu klein. Die aktuelle Nennleistung beträgt nur 1,6 A.

Bitte geben Sie Ratschläge zur Verbesserung des Layouts oder anderer Elemente.

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Revision 2

Vielen Dank an alle für alle Vorschläge und ich habe die folgenden Änderungen vorgenommen:

  • hat die Bodeninsel entfernt
  • bewegte L1 näher an Pin 6
  • Rückkopplung, die direkt von C2 gemessen wurde
  • fügte der Grundebene doppelte Durchkontaktierungen für C1, D1 und C2 hinzu
  • fügte a hinzu zweite GND-Verbindung

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Fragen:

  • sollte die Erdungsverbindung von Pin2 auch mit einem doppelten Via hergestellt werden?
Ein kleiner Vorschlag: Ziehen Sie in Betracht, zwei Erdungspads (GND) anstelle von nur einem zu verwenden. Dies vereinfacht das Anschließen von jeweils zwei Steckern an den Eingang (IN & GND1) und den Ausgang (OUT & GND2). Ihre Erdungsebene hat ausreichend Platz, um die zusätzliche Erdungsverbindung zu ermöglichen.
Auf jeden Fall hilft die Bodeninsel bei diesem Entwurf nicht. Meine Vorschläge: Fügen Sie einen zweiten GND-Pin hinzu, wie @Anindo sagte. Überprüfen Sie die Platzierung für L1 (etwas näher an D1 und IC1). Die Spannung, die Sie als Rückkopplung messen möchten, ist die Spannung in C2. Also routen Sie die Strecke davon. Wie auch immer, guter erster Ansatz!
@JesúsCastañé Ich stimme zu, dies ist ein großartiger erster Ansatz.
@user26200 Nach dem Update. Das zweite Layout sieht gut aus. Ich denke, Sie können Pin2 mit zwei Durchkontaktierungen verbinden. In diesem Zusammenhang erhalten Sie eine niedrigere Induktivität.
Zwei antworten:
abdullah kahraman
2013-07-11 12:26:54 UTC
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Allgemeine Informationen und Stromfluss

Der Abwärtswandler hat je nach Zustand des Schalters zwei Stufen. In Ihrem Fall befindet sich der Schalter im IC und befindet sich zwischen den Pins 5 und 6. Zeichnen wir die erste Stufe, in der der Schalter eingeschaltet und D1 in Sperrrichtung vorgespannt ist. Wie Sie sehen können, ist die Schleife groß, da die Erdinsel begrenzt, wo der Strom fließen kann. Um eine kleinere Schleife zu haben, sollte sie direkt unter der gelben Spur zurückkehren.

In der anderen Phase, die hier nicht gezeichnet ist, werden die Dinge aufgrund der Bodeninsel fast gleich sein .

Hier ist eine gute Lektüre auf dem Boden.

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Über Rückkopplungswiderstände

Auch hier ist eine sehr gute Lektüre zum SMPS-Layout, das einen Abschnitt auf Seite 14 über das Auslegen von Rückkopplungswiderständen enthält. Dementsprechend verbinden Sie die C6-R1-Verbindung nicht mit dem Pin von L1, sondern mit dem Pin von C2. Dadurch wird die Menge an zusätzlichem Strom reduziert, die diese Spur führt.

Informationen zum Induktor

Ihr Induktor ist in Ordnung, wenn er bei 1,3 A nicht gesättigt ist Dies ist im Datenblatt wie folgt angegeben. Ein Induktor mit einer Nennleistung von 1,6 A reicht also aus. Das Erhöhen der Induktivität auf 10 uH kann Ihren Wirkungsgrad bei geringer Last verbessern. Wenn jedoch ein höherer Gleichstromwiderstand erzielt wird, haben Sie einen niedrigeren Nennlastwirkungsgrad.

Wählen Sie einen Welligkeitsstrom des Induktors von 30% des maximalen Laststroms. Der maximale Induktivitätsspitzenstrom wird berechnet aus:

\ $ I_ {L_ {MAX}} = I_ {LOAD} + \ dfrac {\ Delta I_ {L}} {2} \ $

Für die meisten Anwendungen wird eine Induktivität von 1 µH bis 10 µH mit einem Gleichstrom empfohlen, der mindestens 25% über dem maximalen Laststrom liegt.

Was ist zu tun?

Ich würde empfehlen, diese Insel vollständig zu entfernen und eine solide, ungebrochene Grundebene zu haben. Fügen Sie außerdem mehrere Durchkontaktierungen direkt neben jedem geerdeten Pin hinzu, z. B. direkt neben dem Pin von C2 auf der rechten Seite.

Noch etwas zu sagen ist, dass Ihr Eingangskondensator C1 möglicherweise nicht ausreicht. Ich habe einmal einen Abwärtswandler mit einem TPS5450-Chip hergestellt, der im Datenblatt auch einen 10-uF-Eingangskondensator empfahl. Nach ein paar gebratenen Pommes stellte sich heraus, dass 10 uF nicht genug waren. Ich würde empfehlen, 2 weitere Footprints hinzuzufügen, damit Sie später bei Bedarf eine 22uF und eine 100nF füllen können.

Ich bin nicht einverstanden mit Ihrer Interpretation des Dokuments in Ihrem Link. Das Masseende von R2 MUSS direkt zum Erdungsstift auf dem Chip (Pin 2) zurückkehren. Wenn die Erdungsspur zu C2 einen IoR-Abfall aufweist, wird dieser dem FB-Pin überlagert, und dies ist nicht wünschenswert.
Sie haben Recht mit der "Referenz" -Anweisung. Ich habe diesen Teil aus meiner Antwort heraus bearbeitet.
Andy aka
2013-07-11 12:33:59 UTC
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C1, D1 und C2 (und L1)

C1, D1 und C2 führen große Ströme zur Erde und MÜSSEN vorrangig ihre Erdungsverbindung wieder herstellen Pin 2 dieses Geräts. Keine Optionen, wenn Sie möchten, dass es mit geringer Welligkeit funktioniert. Stellen Sie sich Pin 2 als Stern vor. Diese Erdungsverbindungen sollten sich idealerweise an Pin 2 verbinden und nicht (zum Beispiel) irgendwann verbinden und eine gemeinsame Spur zu Pin 2 haben.

D1-Verbindung zu Pin 6 OK. C1-Verbindung zu Pin 5 OK. C2-Verbindung zu L1 OK, aber die L1-Verbindung zu Pin6 kann kürzer sein.

Andere Dinge

Die R2-Verfolgung wird korrekt geleitet - direkt zurück zu Pin 2 auf der Bodenseite - lassen Sie diese Spur keine anderen Ströme als die von R2 führen.

Ich würde mich nicht um die Idee der Grundebene kümmern, die Sie haben - folgen Sie einfach dem, was ich gesagt habe, und haben Sie eine vollständige Grundebene.

Tatsächlich gibt es bei diesem Layout etwas mehr Strom als R2, die die Rückkopplungs-Erdungsspur trägt.
@abdullahkahraman Ich verstehe nicht, was Sie damit meinen. Die R2-Erdungsverbindung MUSS zu Pin2 zurückkehren, und dies MUSS geschehen, ohne eine signifikante Verbindung zu anderen Erdungspunkten herzustellen.
Schauen Sie sich Seite an. 13 und 14 des Anwendungshinweises [this] (http://www.ti.com/lit/an/snva054c/snva054c.pdf). Da der Rückkopplungsstift (Pin 3) des IC im Vergleich zu den Rückkopplungswiderständen, bei denen der Strom fließt, eine sehr hohe Impedanz aufweist, ist die Masse des IC für den Stromfluss nicht wichtig. Daher sollte die R2-Erdungsverbindung besser zur Erdungsverbindung des Ausgangskondensators führen über eine einsame Spur. Ich bin kein Experte, tatsächlich bin ich ein Neuling in der Elektronik, aber das verstehe ich aus diesem App-Hinweis.
@abdullahkahraman Ich denke, Sie interpretieren 5 (c) falsch mit dem, was ich sage - dies impliziert, dass die "Sammlung" von Rückmeldungen auch IoR-Spannungsabfälle "sammelt". Ich befürworte dies nicht - ich befürworte einen Sternpunkt an Pin 2, also in der Tat, wenn R2 mit der Ausgangskappe in 5 (d) verbunden ist, die der Sternpunkt ist. Der Rückkopplungsverstärker in diesem Chip (und ich würde sagen, alle Umschalter mit Single-Ended-FB-Messung) verweist intern auf die Spannung an Pin2, und daher sollte r2 direkt zurückkehren, ebenso wie der Ausgangskondensator.
Ach so ich verstehe. Was mir fehlte, war der "Bezugspunkt". Vielen Dank für den Hinweis.
Wenn Sie sagen, dass es eine Priorität ist, die Erdungsverbindungen zu Pin2 herzustellen, ist es in Ordnung, den Abstand von Pin 5 und 6 für diese Komponenten zu opfern (zu vergrößern)? Mit dem aktuellen Layout sehe ich keine Möglichkeit, sie optimal zu verbinden, ohne Dinge zu bewegen.
@user26200 Sie haben es richtig gemacht, Sie müssen sie nicht ** super ** nah machen, obwohl es besser wäre, aber nicht kritisch.
@user26200 Es gibt immer Kompromisse, und hier kommt die Erdungsebene ins Spiel. Verwenden Sie den GP, ​​um die Erdungsverbindungen für C1 und D1 herzustellen. Versuchen Sie jedoch nach Kräften, sicherzustellen, dass sie so nahe wie möglich an Pin 2 liegen. Verwenden Sie GP nicht für das Masseende von R2 - dies sollte eine Priorität für die direkte Verbindung mit Pin 2 sein. Also C1 in der Nähe von Pin 5 und GP für die Verbindung mit Pin 2 (doppelte Durchkontaktierungen für bessere Konnektivität verwenden) und D1 in der Nähe von Pin 2 Pin 6 und GP an Pin 2 (doppelte Durchkontaktierungen usw. verwenden)


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