DC-DC PCB tasarımında hangi noktalara dikkat edilmelidir?

LDO ile karşılaştırıldığında DC-DC devresi çok daha karmaşık ve gürültülüdür ve düzen ve yerleşim gereksinimleri daha yüksektir. Düzenin kalitesi DC-DC'nin performansını doğrudan etkiler, bu nedenle DC-DC'nin düzenini anlamak çok önemlidir.

1. Kötü düzen
●EMI, DC-DC SW pini daha yüksek dv/dt'ye sahip olacaktır, nispeten yüksek dv/dt nispeten büyük EMI girişimine neden olacaktır;
●Zemin gürültüsü, toprak hattı iyi değil, topraklama kablosunda nispeten büyük anahtarlama gürültüsü üretecek ve bu sesler devrenin diğer kısımlarını etkileyecektir;
●Kablolarda voltaj düşüşü oluşuyor. Kablolamanın çok uzun olması durumunda, kablolamada voltaj düşüşü meydana gelecek ve tüm DC-DC'nin verimliliği düşecektir.

2. Genel ilkeler
●Büyük akım devresini mümkün olduğu kadar kısa devre yapın;
●Sinyal toprağı ve yüksek akım toprağı (güç toprağı) ayrı ayrı yönlendirilir ve GND çipinde tek bir noktaya bağlanır.

①Kısa anahtarlama döngüsü
Aşağıdaki şekildeki kırmızı LOOP1, DC-DC yüksek taraf borusu açık ve alçak taraf borusu kapalıyken mevcut akış yönüdür. Yeşil LOOP2, yüksek taraftaki boru kapatıldığında ve alçak taraftaki boru açıldığında mevcut akış yönüdür;

İki döngüyü mümkün olduğu kadar küçük yapmak ve daha az girişime neden olmak için aşağıdaki ilkelere uyulması gerekir:

● SW pinine mümkün olduğunca yakın endüktans;
●VIN pinine mümkün olduğunca yakın giriş kapasitansı;
●Giriş ve çıkış kondansatörlerinin toprakları PGND pinine yakın olmalıdır.
●Bakır tel döşeme yöntemini kullanın;

wps_doc_0

Bunu neden yapasın ki?

●Çok ince ve çok uzun bir hat empedansı artıracaktır ve büyük bir akım bu büyük empedansta nispeten yüksek bir dalgalanma voltajı üretecektir;
●Çok ince ve çok uzun bir kablo parazitik endüktansı artıracak ve endüktans üzerindeki kuplaj anahtarı gürültüsü DC-DC'nin kararlılığını etkileyerek EMI sorunlarına neden olacaktır.
●Parazit kapasitans ve empedans, anahtarlama kaybını ve açma-kapama kaybını artıracak ve DC-DC'nin verimliliğini etkileyecektir.

②tek nokta topraklama
Tek nokta topraklaması, sinyal toprağı ile güç toprağı arasındaki tek nokta topraklamasını ifade eder. Güç zemininde nispeten büyük anahtarlama gürültüsü olacaktır, dolayısıyla FB geri besleme pimi gibi hassas küçük sinyallerde parazite neden olmaktan kaçınmak gerekir.

●Yüksek akım topraklaması: L, Cin, Cout, Cboot yüksek akım toprak ağına bağlanır;
●Düşük akım topraklaması: Sinyal toprak ağına ayrı ayrı bağlanan Css, Rfb1, Rfb2;

wps_doc_1

Aşağıda TI geliştirme kurulunun düzeni verilmiştir. Kırmızı, üst tüp açıldığında geçerli yoldur ve mavi, alt tüp açıldığında geçerli yoldur. Aşağıdaki düzen aşağıdaki avantajlara sahiptir:

●Giriş ve çıkış kondansatörlerinin GND'si bakır ile bağlanmıştır. Parçaları takarken ikisinin zemini mümkün olduğunca bir araya getirilmelidir.
●Dc-Dc-ton ve Toff'un mevcut yolu çok kısadır;
●Sağdaki küçük sinyal, soldaki büyük akım anahtarı gürültüsünün etkisinden çok uzakta olan tek noktalı topraklamadır;

wps_doc_2

3. Örnekler

Tipik bir DC-DC BUCK devresinin düzeni aşağıda verilmiştir ve SPEC'te aşağıdaki noktalar verilmiştir:
●Giriş kapasitörleri, yüksek kenarlı MOS tüpleri ve diyotlar mümkün olduğu kadar küçük ve kısa anahtarlama döngüleri oluşturur;
● Vin Pin pinine mümkün olduğunca yakın giriş kapasitansı;
●Tüm geri besleme bağlantılarının kısa ve doğrudan olduğundan ve geri besleme dirençlerinin ve dengeleme elemanlarının çipe mümkün olduğunca yakın olduğundan emin olun;
●FB gibi hassas sinyallerden SW uzak;
●Çipi soğutmak ve termal performansı ve uzun vadeli güvenilirliği artırmak için VIN, SW ve özellikle GND'yi geniş bir bakır alana ayrı ayrı bağlayın;

wps_doc_3

wps_doc_4

4. Özetleyin

DC-DC devresinin düzeni çok önemlidir ve bu, DC-DC'nin çalışma kararlılığını ve performansını doğrudan etkiler. Genel olarak DC-DC çipinin SPEC'i, tasarım için başvurulabilecek düzen rehberliğini verecektir.