Перейти к содержанию

Как развести плату понижающего DC-DC, чтобы он не шумел?

Обновлено Редакция GAW

Импульсный преобразователь шумит не столько от схемы, сколько от того, как по плате бегают токи. Ток во входном конденсаторе и ключе меняется скачком на каждом переключении, и любая индуктивность этой петли превращает скачок в выброс напряжения. Поэтому правила разводки сводятся к одному: горячая петля должна быть маленькой, а чувствительные цепи — подальше от неё.

Порядок разводки

  1. Входная керамика — первой, вплотную к выводам VIN и GND микросхемы, с маленьким конденсатором на 100–220 нФ прямо у выводов.
  2. Узел SW — маленький. Он скачет на всё входное напряжение и излучает; медь узла переключения нужна только для связи с дросселем.
  3. Дроссель, выходные конденсаторы и диод (если он есть) — рядом друг с другом, с общей точкой земли.
  4. Сплошной полигон земли под силовой частью, без разрезов.
  5. Обратная связь — делитель у вывода FB, цепь от выхода в обход дросселя и SW, лучше за слоем земли.
  6. Дроссель — экранированный; открытый сердечник держат подальше от слаботочных цепей.

Ширина дорожек и число переходных

AN-1149 даёт простые правила: не меньше 0,381 мм ширины на ампер и один стандартный переходной на 200 мА. Наш расчёт по ним:

ТокШирина силовой дорожкиПереходных при смене слоя
1 А0,38 мм5
2 А0,76 мм10
3 А1,14 мм15

Это нижняя граница для коротких силовых дорожек; нагрев дорожки при своём токе и толщине меди считает калькулятор ширины дорожки. Для блокировочных конденсаторов цифровой части те же принципы разобраны в статье «Блокировочные конденсаторы и питание: как развести», а выбор компонентов — в «Понижающем преобразователе».

Похожие вопросы

Почему готовый модуль работает тихо, а моя плата на той же микросхеме шумит?

Потому что схема та же, а петли тока другие. TI прямо пишет, что плохая разводка может нарушить работу правильной схемы: длинная петля входного конденсатора добавляет индуктивность, и на каждом переключении на ней появляются выбросы, которые идут в землю и в соседние цепи.

Откуда брать напряжение для обратной связи?

С выхода после выходных конденсаторов, а сам делитель ставить вплотную к выводу FB с короткой связью на землю микросхемы. Длинным может быть только провод от выхода к делителю, и его ведут подальше от узла SW и дросселя (LMR33630, разд. 10.1).

Нужна ли сплошная земля под преобразователем?

Да: TI для LMR33630 требует хотя бы один сплошной слой земли — он экранирует шум и отводит тепло, а AN-1149 советует землю с обеих сторон платы. Разрезы земли под силовой частью заставляют ток обходить их и увеличивают площадь петель.

Источники

  1. Texas Instruments. LMR33630 SIMPLE SWITCHER 3.8-V to 36-V, 3-A Synchronous Step-down Voltage Converter (SNVSAN3F, revised November 2020) — разд. 10.1 Layout Guidelines: самая критичная часть — петля входного конденсатора и силовой земли, её токи с индуктивностью дорожек дают выбросы, поэтому петлю делают короткой и широкой с минимальной площадью; п. 1 — входные конденсаторы как можно ближе к VIN и GND; п. 3 — CBOOT рядом; п. 4 — делитель обратной связи у вывода FB, цепь от выхода не вести рядом с узлом SW; п. 5 — хотя бы один сплошной слой земли как экран и теплоотвод; п. 7 — широкие цепи VIN, VOUT, GND; плохая разводка может нарушить работу правильной схемы
  2. Texas Instruments. AN-1149 Layout Guidelines for Switching Power Supplies (SNVA021C, revised April 2013) — разд. 1 — дроссель с замкнутым ферритовым сердечником, открытые — дальше от слаботочных цепей; разд. 2 — цепь обратной связи вдали от дросселя и силовых дорожек, лучше на другой стороне платы за слоем земли; разд. 3 — керамический входной конденсатор как можно ближе к VIN; разд. 5 — силовые дорожки не уже 15 mil (0,381 мм) на ампер, один стандартный переходной на 200 мА, контуры тока в обоих состояниях ключа направлены одинаково

Нашли ошибку?

Смотрите также