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

Przetwornica sterowana uC-osobne płytki-połączenie kablowe-jak rozplanować?

rider3 04 Lip 2017 23:35 492 4
  • #1 04 Lip 2017 23:35
    rider3
    Poziom 9  

    Witam wszystkich.
    Zaprojektowałem pewną przetwornicę DCDC typu boost (prototyp), która jest sterowana kit-em z uC EFM32 GIANT GECKO.
    Schematu nie mam pod ręką.
    Przetwornica jest na 1 płytce, zaś fabryczny kit rzecz jasna na osobnej płytce.Obie są połączone kablami sygnałowymi wielożyłowymi (szare taśmy, jak do starych HDD, złącza IDC o rastrze 2,54mm).Płytka KIT-u ma jedną wspólną masę , wyprowadzoną na różnych pinach i złączach.
    GECKO podaje sygnały PWM na wejścia SGM, częstotliwość regulowana pomiędzy 21-59kHz.
    Wyjścia PWM z GECKO mogą podawać max 20mA.
    Przetwornica pobiera ze źródła napięcia 0.4..1,0V prądy do 3,5A, po konwersji ładowane są 4 akumulatorki NiMH.
    Ogólnie rzecz biorąc na płytce jest układ (SGM4548) sterujący 2 kluczami MOSFET "N" (CSD 17507, zasilanie SGM z bootstrap-a), piki prądowe na bramkach MOSFET-ów mają do 2A, czasy ładowania poniżej 50ns.
    Oprócz tego jest pomiar napięć WE i WY (WE ma tylko filtr RC, a WY ma dzielnik napięciowy (dzieli przez 2.5) z filtrem dolnoprzepustowym RC) , oraz prądów WE i WY na rezystorach pomiarowych (WE 2 miliomy, WY 100 miliomów), które powodują spadki napięcia, a te z kolei poprzez wzmacniacze INA210 są zwielokrotniane 200-krotnie (na wyjściach wzmacniaczy jest wtedy pomiędzy 50....2450mV).
    Napięcie WE (0.4...1V-mierzone bez dzielnika), WY (1,6...2,32V po dzielniku), oraz napięcia wyjściowe ze wzmacniaczy INA210 (odpowiedniki prądów) w zakresie do 2,45V , również z filtrami RC, są mierzone przez pokładowe ADC mikrokontrolera GIANT GECKO.

    Przetwornica działa bdb, dlatego robię zoptymalizowaną wersję płytki (zmniejszone impedancje ścieżek prądowych, skrócone ścieżki sygnałowe etc).

    Zmiany w layoucie w stosunku do działającej wersji :
    -3 osobne masy (GND ANALOG, GND POWER i GND DIGITAL),w prototypie były 2 masy (GND POWER- jedna duża płaszczyzna oraz GND DIGITAL połączone ze sobą rezystorem 0 Ohm)
    -te 3 osobne masy są połączone rezystorami 0 Ohm w jednym punkcie blisko wejścia “mocy”, skąd planuję poprowadzić ścieżki do złącza IDC I dalej na płytkę kitu GIANT GECKO

    Teraz pytania:
    1)jak poprowadzić przewody masy z płytki przetwornicy, na płytkę KIT-u?
    2)czy w tym płaskim kablu “przeplatać “ sygnały PWM żyłami masy, na pinach 1,2,3,4,5,6 etc wg wzorca (GND - HIGH_SIDE _GATE_CTRL – GND – LOW_SIDE_GATE_CTRL - GND I tak dalej) ?
    Czy też lepiej np na 1,2 pinie dać PWM, potem na pinach 3,4,5,6 GND a resztę sygnałów analogowych dalej na 7,8,9,10?
    3)którymi żyłami poprowadzić sygnały analogowe napięcia WE/WY I wyjścia wzmacniaczy operacyjnych, tak aby nie było zakłóceń na ADC?Czy wystarczy jak najdalej od sygnałów PWM?
    4)czy ścieżki sygnałów PWM mogą zawierać przelotki (VIA)?
    5)jak policzyć impedancję przelotek, czy jest się sens tym przejmować ?
    6)aby zminimalizować zakłócenia generowane przez cewkę (SLF12575 z zamkniętym strumieniem magnetycznym) , czy stosować poligony pod cewką na płytce ? Jeśli tak, to z jakim potencjałem powinny być połączone ?

    Każde info, ew. Linki do polskich instrukcji jak projektować layout takich płytek mile widziane.
    Dzięki, r.

    0 4
  • #2 05 Lip 2017 07:36
    czareqpl
    Poziom 28  

    1. Najlepiej przewody masy prowadź blisko przewodów zasilania (tak aby w jedną i drugą stronę płynął podobny prąd). Zmniejszy to pętle pola magnetycznego.
    2. Tak. Takie przeplatanie daje pozytywne efekty.
    3. Generalnie tak, jednak proponuję sygnały analogowe najlepiej byłoby poprowadzić osobną taśmą, zawiniętą w ekran na potencjale GND_ANALOG
    4. Mogą. Przy takich częstotliwościach przełączania impedancja przelotek nie wpływa na odbicie sygnału. Polecam narzędzie SATURN PCB. Efekty odbijania sygnału na przelotkach i ich impedancja ma znaczenie dla sygnałów od ok. 70MHz w górę. W płytkach dwuwarstwowych efekt odbicia fali przez przelotkę praktycznie nie występuje.
    5. SATURN PCB. Darmowa apka, ma sporo fajnych funkcji.
    6. Zgodnie z wykładami Marka Montrose, nie należy wylewać pod cewką miedzi o potencjale GND lub innym. Najlepiej pod kątem EMC pod cewką położyć placek "martwej" miedzi. W ten sposób prądy wirowe spowodowane upływem strumienia zaindukują się w ciepło, nie mieszając w potencjale masy lub innego potencjału.


    Polecam książkę "EMC made simple" a dla profesjonalistów, osobiste spotkanie z Markiem Montrose. Bywa raz w roku w Polsce i prowadzi tygodniowe szkolenie w Poznaniu. Co prawda w pewnych aspektach się z nim nie zgadzam, bo praktyka i wyniki badań EMC potwierdzają moje metody (wpływ ESR na ripple voltage), to facet zna się bardzo dobrze na rzeczy zwłaszcza w projektach dedykowanych na rynek komercyjny.

    0
  • #3 05 Lip 2017 22:13
    rider3
    Poziom 9  

    Cześć,
    @czarekqpl :wielkie dzięki za wszystkie informacje, nie spodziewałem się tak konkretnej odpowiedzi.
    Książkę sobie kupię, a może nawet wybiorę się na szkolenie.
    Do wszystkich:
    Jeśli znacie kogoś podobnego co pan Montrose, kto w równie konkretny sposób przedstawia te zagadnienia, to piszcie, chętnie się dokształcę.
    Pozdro, r.

    0
  • #4 06 Lip 2017 06:18
    czareqpl
    Poziom 28  

    Well.... Mark Montrose nie tłumaczy tego jakoś super konkretnie... Zasadniczo jak wrócisz ze szkolenia to jak ktoś Cię o coś zapyta to podstawowa odpowiedź brzmi "It depends"...

    Tak też mówi sam Mark, kiedy zadasz mu jakieś pytanie. Odpowie "It depends. As I have said before, when you have transmission line, you need to focus about power path, pointing vector and return of signal"... Trzeba to wszystko załapać na swój sposób.

    I jak będziesz na szkoleniu, Mark powie, że nie ma rezystorów. Zapyta później publiczność, czy ktoś wie dlaczego... Odpowiedź brzmi "To są kondensatory z bardzo dużym ESR" :) Jak będziesz na szkoleniu to jest to okazja aby się wykazać. Dostaniesz jego inną książkę w prezencie ;)

    0
  • #5 07 Lip 2017 09:42
    czareqpl
    Poziom 28  

    Ad. 6: Możesz jeszcze zaplanować na projekcie płytki umieścić miedź, która posłuży jako punkt montażowy dla domku PCB zrobionego z cienkiej blachy.

    Przetwornica sterowana uC-osobne płytki-połączenie kablowe-jak rozplanować?

    0