СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2012

В ВЕДЕНИЕ «Проблема помех!» – два слова, кото рые слышал каждый разработчик пе чатной платы, приступая к лаборатор ным испытаниям с целью выявления источника помех. И только позже вы ясняется, что помехи обусловлены неправильной разводкой печатной платы. Такие проблемы приводят к но вой разводке, сдвигу графика и допол нительным расходам на разработку. Данная статья представляет инструк ции по разводке печатной платы, поз воляющие избежать этих действий. Описание примера топологии им пульсного стабилизатора, использу ющего двухканальный синхронный контроллер ADP1850, начинается с установления линий тока стабилиза тора. Затем по линиям тока определя ется расположение компонентов для проекта с низким уровнем помех. И НСТРУКЦИИ ПО РАЗВОДКЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ Определение линий тока В конструкциях импульсных преоб разователей линии больших и малых токов находятся в непосредственной близости. Цепи переменного тока (ас) передают выбросыи помехи, большой ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2012 постоянный ток (dc) порождает зна чительные падения напряжения, а сла боточные межсоединения склонны воспринимать помехи. Ключом к пра вильной разводке печатной платы яв ляется определение критических со единений с последующей расстанов кой всех компонентов и выделением достаточной площади меди, чтобы из бежать искажения малых токов боль шими. Признаки плохой работы ста билизатора проявляются как неста бильность земляного потенциала и помехи, вносимые в ИС и остальную систему. Рисунок 1 показывает упрощённую схему синхронного понижающего ста билизатора с импульсным контрол лером и внешними силовыми элемен тами: рвущим ключом, коротящим ключом, дросселем, входнымконденса тором, выходнымконденсаторомибло кировочным конденсатором. Стрелки на рисунке 1 показывают маршрут, по которому протекает большой импульс ный ток. Цепи импульсного тока (DH, DL, BSTи SW) выходят из контроллераи должны располагаться должным обра зом для снижения паразитной индук тивности. Эти соединения передают быстроизменяющиеся импульсные то ки, которые могут достигать более 3 А занескольконаносекунд.Минимизация петель с большими токаминеобходима дляподавлениянаводимыхпомехивы ходной колебательности. Правильное расположение силовых элементов помогает избежать неже лательной паразитной ёмкости и ин дуктивности, которые обусловливают дополнительныепомехи, выбросы, зату хающую колебательность и нестабиль ность земляного потенциала. Малосиг нальные цепи частотной коррекции и обратной связи восприимчивы к поме хам, поэтому следует прокладывать их в отдалении от узлов коммутации и сило вых компонентов для предотвращения нежелательных наводок. Размещение компонентов на печатной плате Топология платы важна для миними зацииплощадипетли тока. Следует рас полагать силовые элементы так, чтобы ток протекал плавно, избегая острых углов и узких дорожек. Это помогает снизить паразитную ёмкость и индук тивность, устраняя, таким образом, не стабильность земляного потенциала. На рисунке 2 представлена топология печатной платыдвухканального пони жающего преобразователя на основе импульсного контроллера ADP1850. Места установки силовых элементов минимизируют площадь петли тока и паразитную индуктивность. Штрихо вые линии показывают сильноточные цепи. Для синхронных и асинхронных контроллеров применяется одна и та же методика размещения компонентов на печатной плате. В схеме асинхрон ного контроллера диодыШоттки заме няют коротящий ключ. С ИЛОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ : МОП( ТРАНЗИСТОРЫ И КОНДЕНСАТОРЫ ( ВХОДНЫЕ , БЛОКИРОВОЧНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ) Формой волны тока в мощных клю чах является импульс с очень высокой скоростью изменения тока δ I / δ t . Следо вательно, цепь каждогоотдельногоклю PGND DH DL SW BST AGND Синхронный понижающий контроллер Прерывающий ключ V IN C IN C BYPASS C OUT Нагрузка L Закорачивающий ключ V OUT Рис. 1. Типичный импульсный стабилизатор Показаны линии постоянного и переменного тока Инструкции по разводке печатной платы для понижающих импульсных стабилизаторов, оптимизированных по уровню помех Скотт Женг (США) На примере топологии оценочной платы для ИС ADP1850 описаны общие правила разводки многослойных печатных плат импульсных стабилизаторов напряжения. Печатается с разрешения Analog Devices (www.analog.com ) © СТА-ПРЕСС