Routage d'un convertisseur DC / DC buck / boost

J'ai besoin d'aide pour la disposition d'un bloc d'alimentation. J'ai raté les deux premières itérations car je n'ai pas l'expérience nécessaire, et je voudrais éviter une autre course coûteuse.

Par souci d'exhaustivité, voici la question précédente (connexe): Problème de bruit avec le régulateur de commutation buck / boost

Mon appareil est alimenté par une batterie au lithium-ion, mais a besoin d'une tension de fonctionnement de 3,3 V. Ainsi, Vin = 2,7-4,2 V, Vout = 3,3 V. J'ai décidé d'utiliser un régulateur de commutation buck / boost LTC3536: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

J'ai essentiellement utilisé l'implémentation de référence (page 1 de la fiche technique) pour une alimentation 1A / 3,3V. Voici les schémas:

Il existe trois plans de masse distincts: PGND, provenant de la batterie et se connectant au LTC3536; GND, la masse du signal qui dérive de la broche 3, et AGND, utilisé pour les capteurs analogiques, etc. qui dérivent du plan GND.

Il s'agit de la dernière version de la carte à 2 couches. Le rouge est le haut, le bleu est la couche inférieure. Il est assez proche du tableau de démonstration de LT. J'ai annoté les différents plans au sol, ainsi que VBATT et VCC.

Considérations sur la conception

J'ai essayé d'adhérer aux recommandations que j'ai trouvées dans la fiche technique et aux réponses que j'ai obtenues à la question précédente. J'utilise 3 plans de masse différents comme décrit ci-dessus, connectés en un seul point à l'aide d'une résistance de 0 Ohm. J'ai essayé d'utiliser une approche en étoile pour router le VCC. AVCC est connecté à VCC à l'aide d'une résistance de 0 Ohm.

Des questions

L'un des problèmes avec la conception précédente était que je connectais le pad exposé de U3 en utilisant des vias sur le côté de la puce. Cela nécessitait beaucoup d'espace. J'ai maintenant réalisé que LT a ajouté sur leur tableau de démonstration les vias directement sous le pad exposé. Je ne savais pas que c'était possible - dois-je faire quelque chose de spécial pour ces vias?
Je ne suis pas certain de l'emplacement des plans au sol. À l'heure actuelle, le plan GND part de la broche 2/3 et est connecté au plan AGND et PGND à l'aide d'une résistance de 0 Ohm. Le placement de cette résistance est une sorte d'atmosphère aléatoire.
L'ensemble du circuit est commuté à l'aide d'un circuit intégré de mise sous / hors tension logicielle MAX16054, qui se connecte au SHDN de U3 (broche 10). Le MAX16054 est connecté à VBATT et GND (pas PGND). Cela pourrait-il causer des problèmes?

Tout commentaire serait grandement apprécié!

— arnuschky
source

lecture pertinente: analog.com/library/analogdialogue/archives/41-06/…

— Phil Frost

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

— Phil Frost

Le premier doc lié par @PhilFrost c'est super. Cela m'a aidé à comprendre comment acheminer le SMPS. Je le recommande vivement.

— Jesus Castane

@arnuschky Je ne suis pas d'accord avec les GND séparés. Il crée parfois plus de problèmes qu'il résout. D'une certaine manière, les condensateurs de sortie de votre SMPS sont l'alimentation de votre circuit. Considérons donc C17 et C18 comme votre alimentation. Leurs broches Vcc alimentent tout votre circuit MAIS leur point GND est isolé (Ok. Pas isolé mais trop loin) de votre circuit! À mon avis, c'est un très gros problème. Pourquoi n'envisagez-vous pas de rejoindre PGND et AGND? Attention à votre piste de rétroaction. Il traverse une division GND! Gardez-le sur le même plan de puissance.

— Jesus Castane

OK merci, je vais réparer le plan de puissance. Je ne sais pas si je devrais rejoindre le PGND et l'AGND. Est-ce que je ne risque pas de voir les courants du SMPS dans les circuits analogiques? Concernant les bouchons de sortie: Selon vous, je devrais les déplacer vers GND? C'est l'opposé de ce qu'a dit AndyAka dans l'autre question.

— arnuschky

Réponses:

J'espère ne rien contredire sur la réponse à la question précédente !!!

Le point de rétroaction doit être pris le plus près possible de la broche de sortie. Notez la piste du côté non composant du document LTC3536.

J'utiliserais un plan de masse complet sur le dessous tout autour, mais l'extrémité basse tension de R7 doit atteindre la broche 2, puis la broche2 doit pointer sous la puce vers le plan de masse complet local.

Je ne décollerais pas de R27 (et de la broche 3) pour alimenter le cuivre supérieur qui se connecte au cuivre inférieur (plan GND) - Je laisserais (ce que vous avez appelé) l'avion GND envahir la masse où R11 est et jusqu'à presque le plan de sol analogique.

La piste de la broche 10 doit essayer de rester autant que possible sur la couche supérieure afin de ne pas interrompre les plans de masse en dessous.

— Andy aka
source

Salut Andy. Merci pour vos commentaires (encore!) J'ai commencé à implémenter les changements lorsque je rencontrais des problèmes. J'ai maintenant refait la disposition très près du tableau de démonstration de LT. En utilisant cette disposition, votre premier et dernier point est fixe. Malheureusement, je n'ai pas bien compris ce que vous avez dit sur les avions au sol. Le plan GND coupe maintenant la broche 2/3 et l'AGND est connecté à ce plan séparément. Idem pour R27. Est-ce correct comme ça?

— arnuschky

@arnuschky Quelle partie du plan gnd n'avez-vous pas suivie?

— Andy aka

Ce que je ne comprends pas, c'est ceci: j'utilise un avion complet pour la mise à la terre sous la puce (couche inférieure). Les broches 5 et 13 s'y connectent, ainsi que les capuchons d'entrée et de sortie. Comment puis-je placer un autre plan pour la masse du signal (broche 2) sous la puce si je n'ai que 2 couches? Ce que je n'ai pas fait, c'est d'avoir le signal au sol (plan GND) un peu plus loin, y conduire la broche 2 et l'étoile à ce point (voir bloc de vias 4x3), mais je ne suis pas sûr de ce point étoile.

— arnuschky

Les connexions GND (par opposition à PGND) n'ont pas de plan - elles pointent en étoile dans PGND et ne doivent pas transporter de courants liés à la source d'alimentation d'entrée et à la charge de sortie. PGND est l'avion qui est sous la puce et sous le PCB. Tous les composants qui se connectent à "GND" (comme R7) se connectent à la broche 2 qui achemine ensuite directement vers PGND.

— Andy aka

J'ai l'impression d'avoir mal compris quelque chose de substantiel ici. Actuellement, j'ai trois avions, un pour PGND, sur lequel tous les chemins à courant élevé du convertisseur devraient rester, un pour GND "normal", qui fournit des connexions de masse à tous les autres appareils (IC, etc.), et un pour AGND, qui fournit la terre pour les composants analogiques (capteurs, etc.). Le plan GND est connecté à PGND et AGND en un point chacun.

— arnuschky

Répondre à ma propre question concernant les vias dans le pad exposé de U3:

Comme je le craignais, ce n'est pas si simple de mettre des vias dans un pad. La soudure peut traverser le via et peut créer un gâchis de l'autre côté et une mauvaise connexion du côté des composants. Voir ces liens par exemple:

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

Je ne sais pas comment je vais résoudre ce problème. Assez agréable de LT pour que la carte de démonstration en dépende. Je vois des options d'arbre:

faire brancher les vias (cher)
éloignez les vias du tampon (cela pourrait entraîner d'autres problèmes car les composants ne peuvent pas être placés suffisamment près)
rendre le diamètre du via plus petit et espérer que cela soit suffisant

Aucune de ces options n'est vraiment satisfaisante. :(

— arnuschky
source

Certainement, vous avez besoin de vias bouchés si la pâte de soudure se dépose dessus. Sinon, vous aurez des problèmes dans le processus d'assemblage. Il existe une autre option risquée. Faire une petite ouverture du masque de soudure sous la puce. Comme le montre cette image s3-blogs.mentor.com/tom-hausherr/files/2011/04/… . Dans ce cas, vous pouvez éloigner les vias des zones de pâte à souder. (Désolé, ce n'est peut-être pas la meilleure image pour le montrer). La deuxième option que vous commentez est possible mais je n'essaierais pas la troisième.

— Jesus Castane

J'irai avec l'option 2. Comme LT n'indique pas explicitement que les vias doivent être sous le tampon pour des raisons thermiques, je suppose que c'est correct. Merci pour ta réponse Jésus.

— arnuschky