Tôi có thể tạo một đa giác bằng đồng phía sau của nút chuyển đổi trong SMPS không?

Tôi có một thiết kế SMPS có các thuộc tính sau:

• Điện áp đầu vào 9-15V
• Đầu ra 5V, 3A
• Tần số chuyển đổi là 350kHz.
• Bộ điều khiển chuyển mạch là LM25085 .
• Các diode được sử dụng là một DSSK48-003BS .
• Công tắc là FDS4953 .
• Sơ đồ của nó là như sau (sẽ lớn hơn nếu bạn nhấp, mở trong tab mới được đề xuất):

Đây là cách bố trí đồng hàng đầu. Trong cách bố trí này, đồng dưới cùng là một mặt đất :

Tôi biết rằng việc tăng diện tích đồng trên nút chuyển đổi sẽ cho tôi nhiều EMI hơn vì nó sẽ là một ăng ten lớn hơn sau đó. Ngoài ra, tôi biết rằng việc phá vỡ một mặt phẳng mặt đất sẽ khiến các vòng quay trở lại đi theo một cách chứ không phải "ngay dưới dấu vết" sẽ tạo ra sự gia tăng trong khu vực vòng lặp sẽ mở ra nhiều cánh cửa hơn cho EMI, ngoài ra, nó có thể gây ra phản hồi mặt đất nếu trở về mặt đất có mức cao , giống như sự trở lại từ diode trở lại mặt đất của tụ điện đầu vào.$\dfrac{dI}{dt}$

Với những người trong tâm trí , nếu tôi tạo ra một điểm cắt trong mặt phẳng đất ngay dưới lớp đệm của cực âm D1, đó là chân thứ 2 có SW lớn ở dưới cùng bên phải của PCB, và điền vào phần bị cắt ở lớp dưới cùng bằng đồng được kết nối với cực âm của D1 với rất nhiều vias nhiệt để tạo ra một tản nhiệt, những lợi thế và bất lợi là gì?

Ngoài ra, bạn có thể phê bình thiết kế SMPS của tôi?

Biên tập:

PCB của tôi đã đến và có vẻ như tôi đã kết nối sai MOSFET của mình. Tôi đã trao đổi kết nối cống và nguồn, vì vậy nó không hoạt động. Dead-bugged MOS MOS và hàn lại. Nó không hoạt động sau 150mA ở Vin = 12V và sau 130mA ở Vin = 10V. Tôi đã kiểm tra MOSFET đang hoạt động và thay đổi IC điều khiển chỉ trong trường hợp, nhưng không gặp may. Hy vọng tôi sẽ giải quyết vấn đề ..

Chỉnh sửa thêm:

Vấn đề là tôi giả tải giả lập trình. Nó không thể đo điện áp chính xác và tối thiểu của nó. điện áp đầu vào được đặt thành 5V. Tôi đặt điện áp đầu vào tối thiểu là 3V và thiết kế hiện đang hoạt động rất tốt.

Nhận xét đầu tiên:

1. Thêm một cầu chì. Nếu cực tính đầu vào vô tình bị đảo ngược, diode nhỏ của bạn gần đầu vào sẽ kẹp đầu vào và ghi.

2. Không nên kết nối trực tiếp các cổng chuyển đổi của bạn với nhau khi điều khiển bằng PWM, vì công suất cổng có thể tương tác với nhau. Đối với các thiết kế cung cấp điện tần số thấp hợp lý, điều này có thể được cố định với một điện trở loạt nhỏ (10 ohms) gần với mỗi cổng. Microsemi có một lưu ý ứng dụng về dao động cổng ký sinh giải thích vấn đề khá tốt.

3. Tụ gốm nên được giảm 60-70% cho điện áp. (tức là không sử dụng nắp 16V trên đầu ra 12V - sử dụng 25V). Cũng nên nhớ rằng vật liệu điện môi rất quan trọng - Tụ điện X7R / X5R mất tới 50% điện dung định mức khi độ lệch DC của chúng đạt đến mức định mức. Các chất điện môi C0G và U2J phần lớn miễn dịch với điều này. Kemet có một ghi chú ứng dụng đề cập đến vấn đề này (và khác) với các MLCC.

4. Phần dưới cùng của IC (trong MSOP, đó là thứ mà PCB của bạn dường như đang sử dụng) có một miếng đệm lộ ra nên được kết nối với một mặt phẳng lớn để tản nhiệt. Thiết bị này không có MOSFE tích hợp, nhưng trình điều khiển MOSFET tự tiêu tan năng lượng và cần được làm mát. Nếu bạn không sử dụng phần với miếng đệm lộ ra, bạn nên làm vậy! Luôn luôn tốt hơn để làm mát nhiều hơn bạn có thể cần. Vì bạn đang lái hai MOSFET, trình điều khiển sẽ thực hiện một chút công việc. (Trên sơ đồ của bạn, phần đệm lộ ra là không có kết nối - nó sẽ được chuyển đến mặt đất phía dưới của bạn với vias ở phần đệm).

5. Từ góc độ EMI, bạn đã thực hiện điều quan trọng nhất là giữ cho mạch điều khiển của bạn tránh khỏi đường dẫn sức mạnh của bạn. Một hòn đảo biệt lập để làm mát diode không nên làm điều xấu, vì tôi không thấy nó thay đổi đáng kể bất kỳ kích thước vòng lặp nào. Một công tắc cứng sẽ tạo ra EMI bất kể bạn làm gì và diode của bạn sẽ bị mất. (Nếu chi phí không phải là một vấn đề lớn, thì lợi nhuận bạn nhận được từ một sự đồng bộ về mặt mất điện ở công tắc thấp hơn so với một diode đáng để đầu tư thêm.)

6. Đảm bảo rằng giới hạn tắt quá dòng của bạn thấp hơn dòng DC tối đa 4.1A mà cuộn cảm đầu ra của bạn có thể xử lý. Tôi đã không đảo ngược bất kỳ tính toán nào của bạn để tự mình tìm ra điều này - quá mệt mỏi sáng nay :)

7. Bạn thực sự nên có một số loại bảo vệ quá áp đầu ra. Lý tưởng nhất là bạn muốn có một thanh cái SCR, trong trường hợp bạn bị lỗi MOSFET loạt. SCR kẹp đầu vào DC và thổi cầu chì (mà bạn cần thêm vào mỗi số 1) trong khi ngăn các bộ phận hạ nguồn của bạn khỏi bị cháy / bắt lửa do nhận được 9-15V thay vì 5V. Ngoài ra, nó bảo vệ bạn nếu phản hồi của bạn chuyển sang vòng lặp mở (thiếu hoặc xấu, hàn xấu, v.v.)

(Tôi xin lỗi vì câu trả lời thứ hai, nhưng người hỏi đã yêu cầu giải thích về một bình luận không phù hợp với một bình luận)

Liên quan đến việc sử dụng song song nhiều công tắc mà không có điện trở ổ đĩa riêng biệt: Khi bạn bắt đầu lái dòng điện vào cổng MOSFET, nếu hoạt động như một tụ điện và điện áp tăng đều đặn. Tại một điểm nhất định (khu vực cao nguyên), điện áp tạm thời ngừng tăng và công tắc thực sự chuyển từ không dẫn sang dẫn. Trong thời gian này, điện áp của nút chuyển đổi dao động từ 0 đến Vin và dòng ổ đĩa cổng sẽ chuyển sang sạc điện dung của máy nghiền. Đây là khu vực nơi phần lớn các tổn thất chuyển mạch phát sinh, vì bạn có một thời gian ngắn có điện áp và dòng điện. Sau cao nguyên, MOSFET được bật, điện áp nút chuyển mạch đã đạt đến Vin và điện áp nguồn cổng tiếp tục tăng và tiếp cận với điện áp bạn đang lái.

Với 2 cổng MOSFET được khóa cùng nhau, bạn buộc chúng phải có cùng điện áp cổng tức thời. Vì không có 2 MOSFET nào giống nhau (sản xuất VÀ sự khác biệt hình học bố cục chính xác), nên điện áp ngưỡng / cao nguyên của chúng sẽ không bao giờ giống nhau. Kết quả là, MOSFET A sẽ đạt đến cao nguyên của nó trước tiên và trải nghiệm toàn bộ sự mất mạch chuyển mạch, trong khi MOSFET B nằm ở đó không tiến hành bất cứ điều gì vì nó vẫn bị tắt. Sau khi cao nguyên của MOSFET A kết thúc, MOSFET B chạm điện áp ngưỡng của nó và bật rất nhanh vì nó không còn bất kỳ điện áp nguồn thoát nào để chuyển đổi. Vì vậy, về cơ bản chỉ có một MOSFET chuyển đổi dưới điện áp và phải chịu 100% tổn thất chuyển mạch.

Giải pháp dễ dàng là đặt các điện trở nhỏ giữa trình điều khiển cổng của bạn và mỗi MOSFET (như phạm vi 10 ohm). Bằng cách này, MOSFET A có thể bắt đầu cao nguyên của nó trước tiên, nhưng điện áp cổng của MOSFET B sẽ tiếp tục tăng và nó sẽ sớm đóng góp vào công tắc trong việc giải phóng điện dung ký sinh của nút chuyển mạch của bạn. Cá nhân tôi đã học được điều này một cách khó khăn thông qua một sản phẩm nằm trong giới hạn nhiệt của nó trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, nhưng bằng cách nào đó đã có những thất bại bí ẩn trong lĩnh vực này. Đây là vấn đề.

Bạn đã nhận được một số câu trả lời hay vì vậy tôi sẽ chỉ thêm một vấn đề mà những người khác không nêu ra.

Tôi sẽ cố gắng giữ cho các dòng điện ngay lập tức trong vòng lặp của cuộn cảm - diode - ra khỏi mặt phẳng mặt đất chính. Đó là hiện tại đáng kể và với các thành phần tần số cao. Tôi cũng muốn bao gồm nắp đầu vào trước công tắc cho việc này. Nối tất cả các bộ phận này lại với nhau trong một vòng lặp chặt, sau đó kết nối nút tiếp đất của vòng lặp đó với mặt đất chính sao cho dòng vòng lặp không đi qua mặt phẳng đất. Chỉ có lưới vào hoặc ra hiện tại mới có thể đi qua kết nối với mặt phẳng mặt đất. Điều này giảm thiểu dòng điện trên mặt phẳng mặt đất, giúp giữ cho điện áp của nó ổn định hơn. Khi dòng điện tần số cao chạy qua mặt phẳng mặt đất, bạn có một ăng ten vá trung tâm.

Rõ ràng chỉ kiểm tra bố cục chính xác của bạn sẽ cho bạn biết chắc chắn, nhưng tôi không nghĩ rằng việc tăng cường nút chuyển đổi của bạn để dẫn truyền là cần thiết. Tôi sẽ rời khỏi mặt phẳng mặt đất dưới vùng đó vì lý do EMI (nút chuyển đổi sang điện dung mặt đất sẽ hoạt động như một snubber tự nhiên). Ngoài ra, giả sử 1 oz đồng, bạn không nên bị tổn thương về công suất hiện tại trên dấu vết đã lớn / ngắn đó. Và cuối cùng, mặt phẳng khâu có thể thêm tản nhiệt cho diode hoặc cuộn cảm của bạn, nhưng không phải là công tắc của bạn. Mặt khác, tôi sẽ theo dõi nhiệt độ trên các công tắc của bạn và xem xét thêm vias và mặt phẳng lớp dưới cùng để tản nhiệt ở phía bên trái của công tắc.

Ngoài ra, hãy lưu ý đặc biệt về đề xuất số 2 của madmanguruman.