SMPS PCB डिज़ाइन क्रिटिक

Question

इस पोस्ट के सबसे पुराने संस्करणों को इस लिंक के माध्यम से देखा जा सकता है ।

यह मेरा पुनः डिज़ाइन किया गया लेआउट है। आपका क्या विचार है?

10-32V से 5V 1.2A SMPS बक रेगुलेटर डिज़ाइन। इन्फिनन से आईसी IFX91041 है।

यहां योजनाबद्ध और लेआउट हैं: http://www.mediafire.com/?69e66eje7vda1

(मुझे 5v 1.2A और 35V 4A दोनों के लिए 45 cm² (~ 6.98 इंच area) क्षेत्र दिया गया था।)

Comments

कृपया उन चित्रों को Mediafire से हमारे सर्वर पर ले जाएं। यदि वे हटाए जाते हैं तो प्रश्न बहुत अधिक मूल्य खो देगा!

— केविन वर्मर

छवियां आपके सर्वर में पहले से ही हैं, हालाँकि, Mediafire में .DSN और .LYT फाइलें हैं जो क्रमशः प्रोटेमस स्कीमैटिक और पीसीबी लेआउट फाइलें हैं। और एक .PDF फ़ाइल भी है।

— अब्दुल्लाह कहरामन

ऊपरी क्षेत्र पर निशान के लिए शीर्ष तांबा नहीं दिखाया गया है, आप .PDF फ़ाइल का उल्लेख कर सकते हैं जिसमें अलग-अलग परतों के लिए अलग-अलग पृष्ठ हैं।

— अब्दुल्लाह कहरामन

@abdullah, यदि आप संपादन करते रहते हैं, तो आप उन लोगों को पुरस्कृत नहीं कर रहे हैं, जिन्होंने आपके सवालों के जवाब दिए हैं और सुधार दिए हैं। जैसा कि आप प्रत्येक चरण को हल करते हैं, इसे कई प्रश्नों को स्वीकार करने दें।

— Kortuk

Answer 1

मैं यहाँ अन्य उत्तरों से सहमत हूँ, लेकिन अभी सोचा कि इससे मदद मिल सकती है:

मैंने इस डिज़ाइन में सबसे अधिक चिंता के 2 उच्च वर्तमान / उच्च स्विच आवृत्ति छोरों को खींचा है।

ग्रीन C7 / C18 डिकॉउपिंग कैप्स के साथ इनपुट करंट लूप को दिखाता है, जो उच्च आवृत्ति करंट के अधिकांश सोर्सिंग सोर्स की आवश्यकता होती है। ग्राउंड डिजाइन खराब होने के कारण यह लूप बहुत बड़ा है।

पीला आउटपुट वर्तमान लूप दिखाता है, यह बहुत बड़ा है।

शायद सबसे अधिक विषय यह है कि इनपुट और आउटपुट दोनों से नियामक को वापसी धाराएं एकल ट्रेस रिटर्न पथ के माध्यम से सी 17 को छोड़ती हैं।

यहां आपका अंतिम लक्ष्य इन दोनों छोरों के लूप क्षेत्र को कम करना है। ऐसा करते समय याद रखें कि उच्च आवृत्ति धाराएं, जो कि ईएमआई चिंता का विषय हैं, जमीन पर कम से कम अधिष्ठापन के मार्ग का अनुसरण करेंगी, न कि कम से कम प्रतिरोध का मार्ग।

उदाहरण के लिए, मैंने इन रास्तों को स्पष्टता के लिए थोड़ा चौड़ा किया है, लेकिन वास्तव में आउटपुट करंट (पीला) के लिए ग्राउंड रिटर्न पथ के उच्च आवृत्ति घटकों को इनपुट वर्तमान पथ के तहत सीधे यात्रा करने की कोशिश करेगा यदि यह हो सकता है। इसकी अधिक संभावना L2 के नीचे झुकने की संभावना है।

संपादित करें: पूर्ण जमीन विमान के लिए अद्यतन।

यहां आपके नए लेआउट के लिए वर्तमान छोरों की एक अद्यतन ड्राइंग है:

यह बहुत बेहतर है, स्पष्टता के लिए ग्राउंड रिटर्न को अलग किया जाता है लेकिन उच्च आवृत्ति की सामग्री ग्राउंड प्लेन के साथ-साथ सीधे बिजली के निशान के करीब से यात्रा करेगी। मैंने पिंक और लाइटर कलर में फीडबैक का रास्ता जोड़ा है जो ग्राउंड प्लेन में करंट ट्रैवलिंग को दर्शाता है।

कुछ नोट:

• रास्ते अभी भी बहुत लंबे समय से वे होने की जरूरत है। विशेष रूप से प्रतिक्रिया लूप काफी लंबा है और इनपुट करंट के तहत यात्रा करेगा। यह इनपुट उच्च प्रतिबाधा है इसलिए इस ट्रेस पर कोई भी प्रेरक युग्मन आपके विनियमन सटीकता पर अपेक्षाकृत बड़ा प्रभाव डालेगा। आप लगभग 90 डिग्री पर पार करते हैं जो युग्मन को कम करता है लेकिन जमीन की धाराएं नहीं हैं और अन्य कारणों से एक मुद्दा है (नीचे देखें)।

• इनपुट पावर ट्रेस ग्राउंड प्लेन में एक विभाजन को पार करता है जहां फीडबैक लूप के लिए ट्रेस चलता है। कभी भी, कभी भी, एक समतल परत पर एक जमीन या पावर प्लेन पर एक विभाजन को ट्रेस के साथ पार करें, जिसमें उच्च आवृत्तियों को ले जाने का कोई भी मौका होता है (जिसका अर्थ है वास्तव में कोई भी निशान)। यह एक रेडिंग लूप बनाता है जैसा कि हल्के हरे रंग की वापसी पथ द्वारा दर्शाया गया है। अंतिम परिणाम एक बड़ी ईएमआई समस्या है।

• मुझे नहीं पता कि यह पीडीएफ़ को निर्यात का परिणाम है या क्या लेकिन आपको लगता है कि बहुत सारे वायस हैं जिनके पास निकासी के मुद्दे होंगे। वे बहुत करीब हैं और घटक पैड के बहुत करीब हैं। विअस के ऊपर सोल्डर मास्क के साथ पैड पर सोल्डर मास्क क्लीयरेंस से ऐसा लगता है कि यदि आप रिफ्लो का उपयोग करते हैं तो इससे कुछ विअस सोल्डरिंग समस्याएँ सामने आएंगी। उदाहरण के लिए डी 1 के पास का व्यास लगभग निश्चित रूप से उजागर किया जाएगा और जब बोर्ड को रिफलेक्ट किया जाएगा तो डी 1 को छोड़कर पैड से दूर सभी सोल्डर को बेकार या बहुत खराब तरीके से सोल्डर किया जाएगा।

• कुछ vias भी दोनों परतों पर प्रकट नहीं होते हैं, जैसे कि U1 के तहत।

मुझे क्या करना होगा:

अपने पीसीबी फैब्रिकेटर द्वारा जो भी क्लीयरेंस आवश्यक हैं, उसके साथ अपने पीसीबी डिजाइन सॉफ्टवेयर डिजाइन नियम की जाँच करें। यह आपको थ्रू-थ्रू, थ्रू-पैड और थ्रू-सोल्डर मास्क क्लीयरेंस मुद्दों के बारे में सूचित करेगा।

डिज़ाइन को फाड़ें और घटक प्लेसमेंट के साथ नए सिरे से शुरू करें, यह जानते हुए कि आपके पास अब एक ठोस विमान है। महत्वपूर्ण रास्तों की लंबाई कम करने पर ध्यान केंद्रित करें और इन रास्तों के लिए जितना हो सके तांबे का उपयोग करें (फीडबैक लूप, इसकी कम धारा को बार करें)। यदि अंतरिक्ष / लेआउट अनुमति देता है, तो सतह पर एक जमीन डालना एक बुरा विचार नहीं है, बस सुनिश्चित करें कि आप इसे ठीक से कर सकते हैं। (कोई अनाथ तांबा, अच्छी तरह से जमीन विमान के लिए युग्मित)

2 संपादित करें:

यकीन नहीं है कि अगर आपके पास यह पहले से ही है, लेकिन नीचे एक ठोस जमीन विमान का उपयोग करते हुए 2 परत बोर्ड के लिए इन्फाइनन से संदर्भ डिजाइन / ऐप नोट है। वे काफी लंबे एफबी ट्रेस का उपयोग करते हैं लेकिन खतरनाक छोरों के बारे में अच्छी तरह से स्पष्ट रखते हैं।

Comments

आपने पूरे इनपुट से हरे रंग की शुरुआत क्यों की? C9 और C2 इनपुट की आपूर्ति नहीं करते हैं? मैं बोर्ड के निचले हिस्से को एक गैर-पृथक जमीन विमान के साथ पूरा करने के बाद खराब ग्राउंडिंग मुद्दे को कैसे हल कर सकता हूं?

— अब्दुल्लाह कहरामन

वर्तमान कैप पर वापस जाता है, हालांकि आपके मूल डिजाइन में उन कैप के लिए एकमात्र ग्राउंड पथ C17 से ट्रेस के माध्यम से था, फिर ग्राउंड पिंस के माध्यम से दूसरी तरफ ग्राउंड प्लेन में जाने के लिए इनपुट पर टोपी उन टोपी के बगल में vias के माध्यम से आधार। मूल रूप से एक ही रास्ता उन धाराओं को तल पर जमीन के तल तक ले जा सकता था जो इनपुट कनेक्टर के माध्यम से थे।

— मार्क

@abdullah मैंने पूरे ग्राउंड प्लेन के साथ आपके नए डिजाइन के लिए अपना जवाब अपडेट किया।

— मार्क

बहुत बहुत धन्यवाद @Mark, मैं इसे उन चीजों के साथ फिर से डिजाइन करूँगा जो आपने ध्यान में रखे हैं।

— अब्दुल्लाह कहरामन

मैंने अपना लेआउट फिर से डिज़ाइन किया है, क्या आप फिर से जांच कर सकते हैं?

— अब्दुल्लाह कहरामन

Answer 2

इसमें (और सबसे अन्य एसएमपीएस डिज़ाइन) दो उच्च वर्तमान स्विचिंग लूप हैं, जिन्हें आपको पर्याप्त दक्षता और कम ईएमए शोर की देखभाल करने की आवश्यकता है।

1. पिन 8 - सी 9 - जीएनडी

   इस लूप को आपकी इनपुट पावर को कवर करना होगा।

   लूप को छोटा रखने के लिए कैपेसिटर ग्राउंड को आप रेगुलेटर के ग्राउंडफ्लैग से कनेक्ट करें, बस C9 90 ° CCW को घुमाएं।

   जो मैं आपके डिज़ाइन में याद कर रहा हूँ वह 100-220nF सिरेमिक कैपेसिटर की तरह कुछ छोटा लेकिन तेज़ संधारित्र है। इसे रेगुलेटर आईसी के बहुत करीब से कनेक्ट करें।

2. पिन 6 - एल 2 - सी 13

   यह आपका आउटपुट लूप होगा।

   C13 और C17 को नीचे ले जाएं, उनके आधार को IC के ग्राउंडब से कनेक्ट करें (उस के लिए एक अच्छा बड़ा बहुभुज भरें)।

   एक छोटा सा सिरेमिक कैपेसिटर फिर से जोड़ें।

   घुमाएँ L2 180 ° C13, C17 और IC के लिए एक अच्छा बड़ा संबंध बनाते हैं (फिर से, एक बहुभुज भरण सबसे अच्छा होगा)।

   D2 90 ° घुमाएँ और इसे L2 और IC के बीच रखें। इसे बहुभुज और ग्राउंडब से जोड़ते हैं।

सामान्य रूप में:

1. उच्च स्विचिंग धाराओं के साथ सभी निशानों के लिए WIDE निशान या बहुभुज भराव का उपयोग करें।
2. यदि संभव हो तो एक हवाई जहाज का उपयोग करें, यह शोर को कम करेगा और आपके आईसी से दूर गर्मी का संचालन करने में भी मदद करेगा।

Comments

जानकारी के लिए धन्यवाद @ Masta79, यह वह डिज़ाइन था जो मैं नेशनल से AN-1229 पढ़ने से पहले कर रहा था जो कहता है: "सामान्य तौर पर, ग्राउंड प्लेन को जहाँ तक संभव हो निरंतर / अखंडित रखा जाना चाहिए, या यह एक स्लॉट की तरह व्यवहार कर सकता है। एंटीना। इसलिए स्विचिंग नोड के लिए, सबसे अच्छा विकल्प यह है कि वास्तविक न्यूनतम आवश्यकता के लिए इसके चारों ओर तांबे की मात्रा को रखा जाए। " इसके अलावा, आवेदन नोट में एसी ग्राउंड और डीसी ग्राउंड को अलग करने की सिफारिश की गई है जहां एसी ग्राउंड शोर स्विचिंग ग्राउंड या पावर ग्राउंड है। या मैं भी भ्रमित हूं और खुद को बुरी तरह से गुमराह कर रहा हूं? :)

— अब्दुल्लाह कहरामन

आपके मामले में स्विचिंग और सिस्टम ग्राउंड को "अलग" करने का सबसे अच्छा तरीका आईसी के ग्राउंड टैब का विस्तार करना और इसे वन पॉइंट (आमतौर पर आईसी के तहत कूलिंग वायस) पर सिस्टम ग्राउंड से कनेक्ट करना है। फिर सभी उच्च वर्तमान जमीन के निशान को इस जमीन से जोड़ दें। मूल रूप से जो मैंने अपने उत्तर में पहले से ही सुझाया था;) Btw, पृष्ठ 2 पर मौजूद चित्र 1 वर्तमान रास्तों को भी दर्शाता है।

— निको इरफर्थ 9

तो आप मतलब है, शीर्ष परत पर, मुझे आईसी मैदान के सिग्नल टैब को कनेक्ट करना चाहिए जो मुझे थर्मल कारणों के लिए विस्तारित करना चाहिए। फिर मुझे स्विचिंग और उच्च वर्तमान मैदानों को एक साथ कनेक्ट करना चाहिए और फिर एक बिंदु पर सिस्टम ग्राउंड में आईसी का ग्राउंड टैब होना चाहिए? और अंत में, नीचे की परत में, मेरे पास एक बड़ा ग्राउंड प्लेन होना चाहिए जो पूरे बोर्ड को कवर करता है?

— अब्दुल्लाह कहरामन

अपने इनपुट और आउटपुट कैपेसिटर के ग्राउंड-कनेक्शन को कनेक्ट करें और अपने डायोड को बहुभुज के साथ ग्राउंड-टैब पर भी डालें। वर्तमान में आपके लेआउट के साथ जो सबसे बड़ी समस्या है, वह एक खराब घटक प्लेसमेंट है। जिस क्षण आप उन्हें इस तरह से रखते हैं कि आपके स्विचिंग लूप छोटे होते हैं, आपका लेआउट ज्यादातर खुद को परिष्कृत करेगा।

— निको इरफर्थ

Answer 3

मैं 5v भाग के बजाय भाग के समायोज्य आउटपुट वोल्टेज संस्करण का उपयोग करेगा। लेकिन भले ही 5v संस्करण का उपयोग किया जाता है, आपको फीडबैक वोल्टेज विभक्त शामिल करना चाहिए (बस उच्च पक्ष के लिए शून्य ओम रोकनेवाला का उपयोग करें, और कम साइड रोकनेवाला स्थापित न करें)। यह आपको लंबे समय में अधिक लचीलापन देगा, बस अगर आपको एक अलग वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

सामान्य तौर पर, आपके निशान पर्याप्त विस्तृत नहीं होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण C9 से U1.7-8, U1.6, L2 से C17 / C13 और U1 और हर जगह के बीच GND से जुड़ी कुछ चीजें होंगी। ये वे जाल हैं जिनमें बहुत सारी स्विचिंग धाराएँ होंगी और आप यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि वे छोटी और चौड़ी हों।

U1 कुछ गर्मी को नष्ट कर सकता है, और आपके पास भाग के तल पर GND पैड के लिए कनेक्शन पर्याप्त नहीं होगा। आपको पीसीबी के शीर्ष पर GND विमान का आकार बढ़ाना चाहिए। R1 & C1 को घुमाकर ऐसा करें ताकि GND प्लेन चिप के नीचे से बाहर निकल सके।

यह बताना मुश्किल है, लेकिन मुझे नहीं लगता है कि आपके पास सर्किट के ऊपर और नीचे आधे के बीच जीएनडी जुड़ा हुआ है। आपको वास्तव में पूरे पीसीबी के नीचे एक ठोस विमान होना चाहिए और विभिन्न वर्गों को अलग करने के लिए कुछ भी करने की कोशिश नहीं करनी चाहिए। (अपवाद: आप अभी भी GND प्लेन को U1 को ठंडा करना चाहते हैं, बस उस प्लेन को समग्र GNC प्लेन से बांधने के लिए vias का उपयोग करें।)

निष्कर्ष: मोटा निशान, बेहतर शीतलन, GND के बहुत सारे।

संपादित करें: यहाँ रे बी के लिए मेरी टिप्पणी है ...

नीचे एक पूर्ण जीएनडी विमान होना चाहिए। दो आधे में विभाजित नहीं। यह महत्वपूर्ण है और इसे नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए।

जब संभव हो, जीएनडी के शीर्ष परत पर निशान न हों - यही जीएनडी विमान के लिए है। यह J1, D1 और C17 के बीच GND के लिए विशेष रूप से सच है।

इसके अलावा, C8 को GND ट्रेस उस टोपी को पूरी तरह से बेकार बना देता है। ट्रेस इंडक्शन बहुत बड़ा होने वाला है। इसके बजाय सीधे टोपी पर GND विमान के लिए vias के एक जोड़े का उपयोग करें। C8 को संभवतः C9 के बगल में स्थित होना चाहिए।

सर्किट के ऊपर और नीचे आधे हिस्से को जोड़ने वाले निशान बहुत पतले हैं। उन्हें डबल या ट्रिपल करें। या बेहतर अभी तक, एक तांबे के विमान / आकार / भरने / जो कुछ भी उपयोग करें।

नीचे की तरफ (C17 से U1 तक) का एकल ट्रेस फिर से जोड़ा जाना चाहिए ताकि यह ज्यादातर पीसीबी के शीर्ष पर हो। यह जीएनडी विमान को नीचे की ओर अधिक अक्षुण्ण रखने और बुरे काम करने की संभावना को कम करने में मदद करेगा।

अपने चित्रों से यह बताना कठिन है, लेकिन आपको नीचे की परत पर GN1 प्लेन में GND पैड / प्लेन से अधिक vias की आवश्यकता हो सकती है। नीचे की परत को अधिक गर्मी प्राप्त करना अच्छा है।

शीर्ष परत पर जीएनडी विमान जो कि डी 2 से जुड़ा है और एल 2 के अंतर्गत आता है, पीसीबी के तल पर जीएनडी प्लेन के लिए अधिक vias की आवश्यकता होती है। L2 के तहत कम से कम 2 vias लगाएं, और निचले दाएं कोने में शायद एक तिहाई।

Comments

मुझे समझ में नहीं आ रहा है कि मुझे पूरे पीसीबी के नीचे एक ग्राउंड प्लेन क्यों होना चाहिए, क्या मुझे पावर और सिग्नल को अलग नहीं करना चाहिए? इससे मेरा मतलब अलग-अलग वर्गों से नहीं है, आप मेरे बारे में सही हैं। मेरे स्विचिंग निशान AN-1229 के अनुसार बड़े नहीं हैं , जैसा कि मैंने अन्य उत्तर की टिप्पणी में उल्लेख किया है। क्या आपको लगता है कि मैं आवेदन पत्र और अतिशयोक्ति को गलत समझता हूं? असल में GND C1 (-) के साथ D1.A से जुड़ा है, लेकिन प्रोटीज कुछ हद तक बिटमैप में उत्पन्न नहीं हुआ है।

— अब्दुल्लाह कहरामन

क्षमा करें, "मेरे स्विचिंग निशान AN-1229 के अनुसार बड़े नहीं हैं", मेरा मतलब है कि वे बड़े नहीं हैं क्योंकि AN-1229 ने ऐसा कहा :)

— abdullah kahraman

@abdulla kahraman केवल कई विशिष्ट मामलों में, कुछ अलग-थलग पड़े द्वीपों का होना उचित है, और यह उनमें से एक नहीं है। जहाँ आप नहीं चाहते हैं, वहां जीएनडी क्षमता में बदलाव करना बहुत आसान है। यह सर्किट को अस्थिर कर सकता है या सिर्फ ईएमआई बढ़ा सकता है। आप एक एकल, विशाल गोंड विमान का उपयोग करके बहुत बेहतर हैं। सभी उच्च वर्तमान जालों को वास्तव में चौड़ा करें, और सभी तारों को यथासंभव कम रखें (विशेषकर स्विचिंग नोड्स)। एएन -1229 यथोचित रूप से अच्छा है, लेकिन अलग-थलग द्वीपों के उपयोग को बढ़ावा नहीं देता है।

एक ठोस जमीन विमान का बिल्कुल उपयोग करें, आपके नियामक सर्किट के लिए जमीन का एकमात्र कनेक्शन सी 17 से ट्रेस है। यह डिजाइन क्योंकि यह बैठता है एक बहुत अच्छा ईएमआई रेडिएटर बना देगा और वोल्टेज आउटपुट बहुत शोर होगा। संक्षेप में, यह बहुत अच्छा प्रदर्शन करेगा और संभवतः एफसीसी पार्ट 15 पास नहीं होगा यदि आपका वर्तमान ड्रा कुछ महत्वपूर्ण है।

— मार्क

@abdulla kahraman मैंने आपके संशोधित पीसीबी लेआउट को कवर करने के लिए अपना जवाब अपडेट किया।