რა პუნქტებს უნდა მიექცეს ყურადღება DC-DC PCB დიზაინში?

LDO-სთან შედარებით, DC-DC-ის წრე გაცილებით რთული და ხმაურიანია, ხოლო განლაგებისა და განლაგების მოთხოვნები უფრო მაღალია.განლაგების ხარისხი პირდაპირ გავლენას ახდენს DC-DC-ის შესრულებაზე, ამიტომ ძალიან მნიშვნელოვანია DC-DC-ის განლაგების გაგება

1. ცუდი განლაგება
●EMI, DC-DC SW pin ექნება უფრო მაღალი dv/dt, შედარებით მაღალი dv/dt გამოიწვევს შედარებით დიდ EMI ჩარევას;
●მიწის ხმაური, გრუნტის ხაზი არ არის კარგი, წარმოქმნის შედარებით დიდ გადართვის ხმაურს მიწის მავთულზე და ეს ხმები გავლენას მოახდენს მიკროსქემის სხვა ნაწილებზე;
●ძაბვის ვარდნა წარმოიქმნება გაყვანილობაზე.თუ გაყვანილობა ძალიან გრძელია, ძაბვის ვარდნა წარმოიქმნება გაყვანილობაზე და მთელი DC-DC-ის ეფექტურობა შემცირდება.

2. ზოგადი პრინციპები
●გადართეთ დიდი დენის წრე რაც შეიძლება მოკლედ;
●სიგნალის დამიწება და მაღალი დენის დამიწება (ძაბვის დამიწება) განცალკევებულია და დაკავშირებულია ერთ წერტილში GND ჩიპთან

① მოკლე გადართვის ციკლი
წითელი LOOP1 ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში არის მიმდინარე დინების მიმართულება, როდესაც DC-DC მაღალი მხარის მილი ჩართულია და დაბალი მხარის მილი გამორთულია.მწვანე LOOP2 არის მიმდინარე დინების მიმართულება, როდესაც მაღალი გვერდითი მილი დახურულია და დაბალი გვერდითი მილი გახსნილია;

იმისათვის, რომ ორი მარყუჟი რაც შეიძლება პატარა იყოს და ნაკლები ჩარევა მოხდეს, შემდეგი პრინციპების დაცვაა საჭირო:

●ინდუქციურობა რაც შეიძლება ახლოს SW პინთან;
●შეყვანის ტევადობა მაქსიმალურად ახლოს VIN პინთან;
●შემავალი და გამომავალი კონდენსატორების მიწა უნდა იყოს ახლოს PGND პინთან.
●სპილენძის მავთულის გაყვანის ხერხის გამოყენება;

wps_doc_0

რატომ გააკეთებდი ამას?

●ძალიან წვრილი და ძალიან გრძელი ხაზი გაზრდის წინაღობას და დიდი დენი წარმოქმნის შედარებით მაღალ ტალღოვან ძაბვას ამ დიდ წინაღობაზე;
●ძალიან წვრილი და ძალიან გრძელი მავთული გაზრდის პარაზიტულ ინდუქციურობას, ხოლო დაწყვილების გადამრთველის ხმაური ინდუქციურობაზე გავლენას მოახდენს DC-DC-ის სტაბილურობაზე და გამოიწვევს EMI პრობლემებს.
●პარაზიტული ტევადობა და წინაღობა გაზრდის გადართვის და ჩართვა-გამორთვის დანაკარგს და გავლენას მოახდენს DC-DC-ის ეფექტურობაზე

②ერთპუნქტიანი დამიწება
ერთი წერტილიანი დამიწება ეხება ერთ პუნქტიან დამიწებას სიგნალის მიწასა და დენის მიწას შორის.იქნება შედარებით დიდი გადართვის ხმაური დენის ადგილზე, ამიტომ აუცილებელია, რომ თავიდან იქნას აცილებული მგრძნობიარე მცირე სიგნალების ჩარევა, როგორიცაა FB უკუკავშირის პინი.

●მაღალი დენის დამიწება: L, Cin, Cout, Cboot დაკავშირება მაღალი დენის დამიწების ქსელთან;
●დამიწების დაბალი დენი: Css, Rfb1, Rfb2 ცალ-ცალკე დაკავშირებულია სასიგნალო დამიწების ქსელთან;

wps_doc_1

ქვემოთ მოცემულია TI-ის განვითარების საბჭოს განლაგება.წითელი არის მიმდინარე გზა ზედა მილის გახსნისას და ლურჯი არის მიმდინარე გზა, როდესაც ქვედა მილის გახსნა.შემდეგი განლაგება აქვს შემდეგი უპირატესობები:

●შემავალი და გამომავალი კონდენსატორების GND დაკავშირებულია სპილენძთან.ნაჭრების დამონტაჟებისას, ორივეს მიწა მაქსიმალურად უნდა იყოს ერთმანეთთან დამაგრებული.
●Dc-Dc-ton და Toff-ის მიმდინარე გზა ძალიან მოკლეა;
●მარჯვნივ პატარა სიგნალი არის ერთპუნქტიანი დამიწება, რომელიც შორს არის მარცხნივ დიდი დენის გადამრთველის ხმაურის გავლენისგან;

wps_doc_2

3. მაგალითები

ტიპიური DC-DC BUCK მიკროსქემის განლაგება მოცემულია ქვემოთ და შემდეგი პუნქტები მოცემულია SPEC-ში:
●შეყვანის კონდენსატორები, მაღალი კიდეების MOS მილები და დიოდები ქმნიან გადართვის მარყუჟებს რაც შეიძლება მცირე და მოკლე;
●შეყვანის ტევადობა მაქსიმალურად ახლოს Vin Pin-თან;
●დარწმუნდით, რომ ყველა უკუკავშირის კავშირი მოკლე და პირდაპირია და უკუკავშირის რეზისტორები და კომპენსირებადი ელემენტები მაქსიმალურად ახლოს იყოს ჩიპთან;
●SW დაშორებით მგრძნობიარე სიგნალებისგან, როგორიცაა FB;
●შეაერთეთ VIN, SW და განსაკუთრებით GND ცალ-ცალკე სპილენძის დიდ ფართობზე ჩიპის გასაგრილებლად და თერმული მუშაობის და გრძელვადიანი საიმედოობის გასაუმჯობესებლად;

wps_doc_3

wps_doc_4

4. შეჯამება

DC-DC მიკროსქემის განლაგება ძალიან მნიშვნელოვანია, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს DC-DC-ის მუშაობის სტაბილურობაზე და შესრულებაზე.ზოგადად, DC-DC ჩიპის SPEC იძლევა განლაგების მითითებებს, რომელიც შეიძლება მიმართოთ დიზაინს.