Zusammenfassung des Layoutdesigns des DCDC-Schaltnetzteils
1. Behandeln Sie die Rückkopplungsschleife (entspricht R1-R2-R3-IC_FB&GND in der obigen Abbildung). Die Rückkopplungsleitung sollte nicht unter dem Schottky, der Induktivität (L1), dem großen Kondensator oder von großen Stromschleifen umgeben sein. Bei Bedarf kann dem Abtastwiderstand ein 100-pF-Kondensator hinzugefügt werden, um die Stabilität zu erhöhen (der Transient wird jedoch leicht beeinträchtigt);
2. Es ist besser, die Rückkopplungsleitung dünn als dick zu machen, denn je breiter die Leitung ist, desto deutlicher ist der Antenneneffekt, der die Stabilität der Schleife beeinträchtigt. Verwenden Sie im Allgemeinen 6-12mils Draht;
3. Platzieren Sie alle Kondensatoren so nah wie möglich am IC.
4. Die Induktivität sollte entsprechend der Kapazität von 120-130 % der Spezifikationen ausgewählt werden. Sie sollte nicht zu groß sein. Wenn sie zu groß ist, beeinträchtigt dies die Effizienz und den Übergangszustand.
5. Der Kondensator wird entsprechend 150 % der in der Spezifikation angegebenen Kapazität ausgewählt. Wenn Sie Chip-Keramikkondensatoren verwenden, wäre es bei Verwendung von 22 uF besser, zwei 10 uF parallel zu verwenden. Wenn die Kosten keine Rolle spielen, kann der Kondensator größer sein. Besonderer Hinweis: Wenn der Ausgangskondensator ein Aluminium-Elektrolytkondensator ist, denken Sie daran, einen Hochfrequenz- und Niederwiderstandskondensator zu verwenden. Setzen Sie nicht einfach einen Niederfrequenz-Filterkondensator ein!
6. Reduzieren Sie den Bereich, der von großen Stromschleifen umgeben ist, so weit wie möglich. Wenn dies nicht möglich ist, verwenden Sie eine Kupferbeschichtung, um einen schmalen Schlitz daraus zu machen.
7. Verwenden Sie keine Wärmewiderstandspads auf kritischen Schaltkreisen, da diese redundante Induktivitätseigenschaften einführen.
8. Wenn Sie eine Erdungsschicht verwenden, versuchen Sie, die Integrität der Erdungsschicht unterhalb der Eingangsschaltschleife aufrechtzuerhalten. Alle Schnitte in der Erdungsebene in diesem Bereich verringern die Wirksamkeit der Erdungsebene, und selbst Signaldurchkontaktierungen durch die Erdungsebene erhöhen deren Impedanz.
9. Vias können verwendet werden, um den Entkopplungskondensator und die Masse des ICs mit der Masseschicht zu verbinden, wodurch die Schleife minimiert werden kann. Beachten Sie jedoch, dass die Induktivität eines Via-Lochs ungefähr 0,1~0,5 nH beträgt, was je nach Dicke und Länge des Via-Lochs variiert, was die Gesamtinduktivität der Schleife erhöhen kann. Für Verbindungen mit niedriger Impedanz sollten mehrere Vias verwendet werden.
Im obigen Beispiel tragen zusätzliche Durchkontaktierungen zur Massefläche nicht dazu bei, die Länge der C IN-Schleife zu verringern. In einem anderen Beispiel ist es jedoch sehr effektiv, die Schleifenfläche durch Durchkontaktierungen zu verringern, da die Pfade auf der oberen Schicht sehr lang sind.
10. Es ist zu beachten, dass die Verwendung der Erdungsschicht als Pfad für die Stromrückführung viel Rauschen in die Erdungsschicht einführt. Aus diesem Grund kann die lokale Erdungsschicht getrennt und dann über einen Punkt mit sehr geringem Rauschen mit der Haupterde verbunden werden.
11. Wenn die Erdungsschicht sehr nahe an der Strahlungsschleife liegt, wird ihre Abschirmwirkung auf die Schleife effektiv verstärkt. Daher kann beim Entwurf einer mehrschichtigen Leiterplatte die gesamte Erdungsschicht auf der zweiten Schicht platziert werden, direkt unter der obersten Schicht, die den hohen Strom führt.
12. Ungeschirmte Induktoren erzeugen eine große Menge an magnetischem Streufluss, der in andere Schaltkreise und Filterkomponenten eindringt. In geräuschempfindlichen Anwendungen sollten halb- oder vollgeschirmte Induktoren verwendet werden, und empfindliche Schaltkreise und Schleifen sollten vom Induktor ferngehalten werden.
Die Fehlerbehebung bei EMI-Problemen kann komplex sein, insbesondere wenn man mit einem kompletten System arbeitet und nicht weiß, wo sich die Strahlungsquellen befinden. Mit Grundkenntnissen über Hochfrequenzsignale und Stromschleifen in Schaltwandlern, gepaart mit einem Verständnis dafür, wie sich Komponenten und PCB-Layout bei Hochfrequenzen verhalten, und der Verwendung einiger einfacher selbst gemachter Werkzeuge ist es möglich, EMI-Probleme leicht zu lösen, indem man die Strahlungsquellen identifiziert und kostengünstige Lösungen zur Emissionsreduzierung findet. In der nächsten Ausgabe des Trailers finden Sie ein DIY-EMI-Erkennungstool. Ich glaube, dass diese Erfahrungen mit Schaltnetzteilen einigen angehenden Ingenieuren eine Hilfe sein werden.
