Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Przetwornica DC-DC typu buck - pomoc w ocenie projektu w Eagle

drogus 14 Wrz 2015 11:22 2880 9
  • #1 14 Wrz 2015 11:22
    drogus
    Poziom 9  

    Wykonałem ostatnio prototyp przetwornicy DC-DC i chciałbym teraz przenieść go na płytkę PCB. To jest mój pierwszy taki projekt i wczoraj pierwszy raz używałem Eagle, więc proszę o wyrozumiałość :)

    Kilka słów o przetwornicy:
    - maksymalny prąd 8A
    - maksymalny prąd sterownika 3A
    - maksymalne napięcie wejściowe 15V
    - częstotliwość przełączania 150kHz

    Kilka słów o projekcie:

    - ścieżki, którymi będzie płynąć prąd o wysokim natężeniu wykonałem jako poligony, żeby zwiększyć ich powierzchnię
    - według konserwatywnego kalkulatora ścieżek, w tej sytuacji przy grubości miedzi 2oz/ft^2, ścieżki powinny mieć przynajmniej 5mm i tak rzeczywiście jest na tej płytce
    - ground plane zrobiłem na warstwie wierzchniej ("top") - tutaj nie wiem czy to dobry pomysł
    - są tam 2 radiatory, jeden do N-MOSFETa, drugi do diody Schottky
    - zachowałem odległość około 0.5 mm pomiędzy wysoko prądowymi ścieżkami
    - elementy należące do sterowania (sterownik TC1413, rezystory, kondensator na wejściu TC1413) mają masę podłączoną do ground plane

    Nie jest to jeszcze ostateczny projekt, bo nie mam teraz przy sobie dokładnych wymiarów cewki, więc będę zmieniał jakieś szczegóły, ale tak to będzie z grubsza wyglądać. I tutaj mam 4 pytania:

    1. Czy ten projekt wygląda OK?
    2. Czytałem gdzieś, że najlepiej, żeby masa urządzenia przełączającego (w moim przypadku MOSFET) była jak najbliżej punktu podłączenia masy zasilania. Mój układ nie będzie działał przy jakichś zawrotnych częstotliwościach, więc mam nadzieję, że nie ma problemu z takim umiejscowieniem MOSFETa, ale prosiłbym o zweryfikowanie.
    3. Tak jak napisałem na początku, właściwie cały wierzch płytki to będzie ground plane. Nie mogę tego teraz znaleźć, ale gdzieś czytałem, że w przypadku przetwornic lepiej żeby ground plane był na innej warstwie niż wysoko prądowe ścieżki.
    4. Z tego co czytałem Eagle automatycznie łączy wszystkie warstwy jeżeli w danym miejscu jest zamontowany element THT i dzięki temu część elementów jest podłączonych do masy w warstwie "top". Płytkę będę prawdopodobnie zamawiał i tutaj nie wiem czy wystarczy zostawić to tak jak jest, czy muszę dać jeszcze jakoś specjalnie zaznaczyć te połączenia.

    Wyeksportowany obrazek projektu (z wyłączoną warstwą "top", bo jest po prostu w całości czerwona):
    Przetwornica DC-DC typu buck - pomoc w ocenie projektu w Eagle

    0 9
  • #2 14 Wrz 2015 11:38
    hazet
    Poziom 26  

    A schemat czemu nie zamieściłeś. Dawaj z Eagla plik sch* :|

    0
  • #4 15 Wrz 2015 11:23
    drogus
    Poziom 9  

    Wrzuciłem najnowszą wersję plików .brd i .sch pod tego linka powyżej.

    - na poligonach na warstwie spodniej odznaczyłem "thermals"
    - wrzuciłem własny model dławika, żeby pasował do tego, który mam
    - oczyściłem trochę napisy
    - zwiększyłem izolację poligonów
    - dodałem brakujące połączenie pomiędzy dwoma wyjściami OUT w TC1413
    - odsłoniłem kawałek miedzi przy drenie MOSFETa, bo tam jest dość wąsko i będę pewnie chciał pokryć ten kawałek warstwą cyny
    - dodałem kilka przejściówek pomiędzy masą na spodniej warstwie, a masą na warstwie wierzchniej - czytałem, że lepiej ich trochę mieć

    Jeżeli chodzi o połączenia elektryczne, to dowiedziałem się już od supportu OSH Park, że te połączenia elektryczne, które mam w Eagle będą odwzorowane na gotowej płytce.

    Aktualnie z tych pytań powyżej zostały:

    1. Czy ogólnie ten design jest OK?
    2. Czy ground plane na wierzchu jest OK?
    3. Na wierzchniej warstwie wszystkie elementy, które bądą obsługiwać do 8A, mają zostawione "thermals". Czy to może przeszkadzać pomimo tego, że na spodniej warstwie "thermals" są odznaczone? Czy może najlepiej byłoby w ogóle usunąć połączenia tych elementów z masą na górnej warstwie?

    edit:

    Wyrzuciłem te połączenia wysokoprądowych elementów z masą na warstwie wierzchniej, więc właściwie 3 pytanie z tego posta już też chyba nieaktualne - bez tych połączeń powinno być według mnie OK, a z nimi nie wiem jak będzie.

    0
  • #5 10 Lut 2016 22:08
    antonio14235
    Poziom 5  

    Pobrałem to co wstawiłeś i:

    Twój isolate między polygonami wynosi 0,016 a w niektórych miejscach jeszcze mniej

    Z reguły robi się isolate od 0,024 do 0,032 a przy takich prądach zrobiłbym nawet 0,05

    Poczytaj o polygone w eaglu wujek google wszystko wie :)

    Co do "thermals" to lepiej jest je mieć włączone ponieważ łatwiej się wtedy lutuje elementy

    0
  • #6 11 Lut 2016 10:07
    drogus
    Poziom 9  

    antonio14235 napisał:

    Twój isolate między polygonami wynosi 0,016 a w niektórych miejscach jeszcze mniej


    Zapomniałem napisać, że płytkę będę zamawiał z OSH Park, inaczej bym tak tego nie upychał. Stwierdziłem, że za tą wielkość zapłacę kilkanaście dolarów ($5 za cal kwadratowy), więc pewnie niewiele więcej (albo i mniej) niż za chemię i inne potrzebne do wytrawienia rzeczy, a nie wiedziałem czy w ogóle będę jeszcze tego używał.

    antonio14235 napisał:

    Co do "thermals" to lepiej jest je mieć włączone ponieważ łatwiej się wtedy lutuje elementy


    Przed zamówieniem zdecydowałem się jednak zostawić tak jak jest, czyli bez "thermals". W sieci wyczytałem różne opinie i jedna z nich brzmiała mniej więcej tak: wszystko zależy od tego czy wolisz, żeby się to łatwo lutowało czy żeby lepiej działało, ja wolę, żeby lepiej działało kosztem jednorazowej niedogodności. Trafiło to do mnie i chociaż rzeczywiście trochę to utrudniło lutowanie tych kondensatorów, to nie było to nic czego nie dało by się przeskoczyć.

    UPDATE:

    Napisałem o kondensatorach, a nie wkleiłem najnowszej wersji. Końcowo zdecydowałem się na montaż powierzchniowy, przynajmniej dla części elementów.

    0
  • #7 11 Lut 2016 16:33
    mateo15-s
    Poziom 12  

    To co jest na obrazku 3 posty wyżej to nie jest BUCK ! Właściwie nie nie jest żadna ze znanych mi przetwornic - przynajmniej wg. schematu :)

    1
  • #8 11 Lut 2016 17:06
    willyvmm
    Poziom 26  

    Zastosowany układ to driver mosfet. Brakuje tu conajmniej sterownika przetwornicy. Do tego topologi układu.... Hmmm... Nie przypomina nic znanego.
    Czy napewno wiesz co zaprojektowałeś?

    0
  • #9 11 Lut 2016 19:38
    drogus
    Poziom 9  

    mateo15-s napisał:
    To co jest na obrazku 3 posty wyżej to nie jest BUCK ! Właściwie nie nie jest żadna ze znanych mi przetwornic - przynajmniej wg. schematu :)


    Prawdopodobnie użyłem złej nazwy, na forum to nazywają "odwrócony step-down", np.: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3014861.html

    willyvmm napisał:
    Zastosowany układ to driver mosfet. Brakuje tu conajmniej sterownika przetwornicy. Do tego topologi układu.... Hmmm... Nie przypomina nic znanego.
    Czy napewno wiesz co zaprojektowałeś?


    Steruję przetwornicą używając Arduino, konkretnie wysyłając sygnał PWM o odpowiednim poziomie wypełnienia do TC1413. Co do topologii układu, to w linku wklejonym powyżej jest trochę informacji. Sam jestem bardzo początkujący, ale kiedy to analizowałem, to wyszło mi, że zasada działania przetwornicy step down zostaje zachowana przy tym schemacie.

    Nie mam też problemu ze sprzężeniem zwrotnym, bo zależy mi na sterowaniu natężeniem, a nie napięciem. Do mierzenia natężenia mam oddzielny układ podłączony na wyjściu tej przetwornicy (na ACS711, ale chyba wymienię go na rezystor pomiarowy ze wzmacniaczem).

    0