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

Rzadko zadawane pytania: gdzie połączyć ze sobą odseparowane masy przetwornicy

ghost666 22 Maj 2019 11:51 1764 6
  • Rzadko zadawane pytania: gdzie połączyć ze sobą odseparowane masy przetwornicy
    Pytanie: Gdzie połączyć ze sobą odseparowane masy - AGND i PGND - przetwornicy impulsowej?

    Odpowiedź: Pytanie o łączenie ze sobą masy sekcji analogowej (AGND) i sekcji mocy (PGND) w przetwornicy impulsowej często przewija się w kontekście tego rodzaju elementów. Projektanci systemów zasilania często nie radzą sobie z tego rodzaju systemami, jako że są przyzwyczajeni do obchodzenia się z masami - analogową i cyfrową. Nawyki z tego rodzaju systemów niestety nie przydają się przy projektowaniu systemów zasilania i projektanci stają ponownie przed problemem - gdzie połączyć ze sobą masy? Wielu z nich bezrozumnie kopiuje np. rozwiązania z płytek uruchomieniowych dla danych układów, jednakże dużo lepiej jest zrozumieć dogłębnie istotę tego problemu, by na przyszłość móc samodzielnie i świadomie podejmować decyzje projektowe.

    PGND to masa, do której spływają impulsy wysokiego prądu. Zależnie od topologii przetwornicy może to oznaczać impulsy prądu płynące przez tranzystor mocy lub impulsy drivera końcówki mocy, co jest szczególnie istotne w przypadku przetwornic z zewnętrznym elementem mocy, sterowanym z scalonego kontrolera..

    AGND, czasami nazywana SGND (masa sygnałowa) to potencjał masy, który używany jest dla innych sygnałów, zazwyczaj niskoprądowych, jako punkt odniesienia. Z tego potencjału masy korzysta między innymi wewnętrzne źródło napięcia odniesienia, konieczne do stabilizacji napięcia. Systemy miękkiego startu przetwornicy (soft start) także wykorzystują AGND/SGND jako punkt odniesienia.

    Podczas łączenia ze sobą obu mas kierować można się dwoma osobnymi filozofiami, które dzielą środowisko techniczne, jeśli chodzi o to, w jaki sposób i w jakim miejscu należy łączyć ze sobą te dwa potencjały masy.

    Pierwsze podejście do łączenia ze sobą mas AGND i PGND na scalonym stabilizatorze impulsowym zakłada, że masy te powinny być połączone ze sobą bezpośrednio przy odpowiednich pinach układu. Dzięki temu różnica napięcia pomiędzy dwoma stykami jest względnie mała. W ten sposób stabilizator będzie najlepiej chroniony przed zakłóceniami, a nawet przed ewentualnym uszkodzeniem na ich skutek.

    Wszystkie połączenia masy w obwodzie i dodana wylewka masy powinny być połączone z tym wspólnym punktem w topologii gwiazdy. Rysunek 1 pokazuje przykład realizacji tej filozofii. Poniżej przedstawiono układ ścieżek dla płytki ewaluacyjnej dla układu LTM4600. Jest to przetwornica step-down o prądzie do 10 A. Oddzielne połączenia masy stabilizatora są ze sobą połączone bezpośrednio obok siebie (patrz niebieski owal na rysunku 1). Ze względu na pasożytniczą indukcyjność cienkich drucików między krzemem w układzie a fizycznymi wyprowadzeniami, a także indukcyjnością pinów masy, istnieje już zarówno
    pewna ilość indukcyjności, jak i rezystancji oddzielająca potencjały PGND i AGND od siebie. Powoduje to pewne, niewielkie interferencje pomiędzy obwodami w układzie scalonym.

    Rzadko zadawane pytania: gdzie połączyć ze sobą odseparowane masy przetwornicy
    Rys.1. Lokalne połączenie pomiędzy potencjałami PGND i AGND przy samych pinach układu.


    Druga filozofia zakłada dodatkowe oddzielenie AGND i PGND na płytce drukowanej na dwie oddzielne płaszczyzny masy, które połączone są ze sobą w jednym punkcie. Przez to połączenie sygnały zakłócające i zmiany napięcia pozostają w dużej mierze w regionie PGND, podczas gdy napięcie w obszarze AGND pozostaje bardzo spokojne i stabilne, bez wpływu zakłóconej masy układów mocy. Wadą takiego rozwiązania jest jednak to, że w zależności od występowania stanów nieustalonych w prądach pulsujących może występować znacząca różnica potencjałów pomiędzy masami PGND i AGND na pinach układu scalonego. Może to prowadzić do nieprawidłowego działania lub nawet do uszkodzenia stabilizatora impulsowego. Rysunek 2 pokazuje implementację tej filozofii. Przykład pochodzi z płytki testowej dla układu ADP2386 - przetwornicy step-down o prądzie do 6 A.

    Rzadko zadawane pytania: gdzie połączyć ze sobą odseparowane masy przetwornicy
    Rys.2. Odseparowane masy AGND i PGND połączone w jednym miejscu przelotkami.


    Kwestia łączenia tych mas sprowadza się do kompromisu między silną ich separacją, co daje korzyści w postaci oddzielenia zakłóceń z obwodów mocy od czułych sygnałów kosztem ryzyka wystąpienia różnicy potencjałów między tymi dwoma masami, co może spowodować uszkodzenie układu lub ograniczyć jego funkcjonalność. Odpowiednia decyzja w odniesieniu do tego kompromisu jest w dużej mierze oparta na projekcie konkretnego układu scalonego, w tym prędkości przełączania, poziomu mocy, indukcyjności pasożytniczych na doprowadzeniach łączących strukturę krzemową i wyprowadzenia układu scalonego, etc.

    Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/raqs/raq-issue-159.html

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • PCBway
  • #2
    krisRaba
    Poziom 27  
    To pytanie było na seminarium Analoga w EMAGu w Katowicach ;) I nawet ilustracje te same ;)
  • PCBway
  • #3
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    krisRaba napisał:
    To pytanie było na seminarium Analoga w EMAGu w Katowicach ;) I nawet ilustracje te same ;)


    To nie powinno dziwić ;)

    ghost666 napisał:
  • #4
    krisRaba
    Poziom 27  
    Ta, i prelegent się zgadza ;-) Może prowokowane pytanie z publiczności, hahaha ;-)

    Swoją droga, rozdawali tam RAQ w postaci książeczki.. po polsku ;-)
  • #5
    zielony_gajowy
    Poziom 14  
    Witam.
    Robimy, przetwornicę impulsową z trzema uzwojeniami wtórnymi - A+AGND, C+CGND, P+PGND.
    Następnie robimy trzy czwórniki typu Pi, lub L i do danego miejsca doprowadzamy daną masę.
    Tyle mówi i tłumaczy teoria.
    Dla szczególnych przypadków, stosujemy filtry wyższego rzędu.
    Osobiście stosuję dwa-trzy uzwojenia wtórne ze względu na na napięcia, z częściowo wspólną masą, czyli dodatkowo stosuję optoizolator.
    Punk wspólny ogniskujemy w układzie gwiazdy, natomiast punkty odniesienia znajdują się na zewnątrz gwiazdy.

    Problemem jest miniaturyzacja. Mało miejsca na ścieżki i elementy.

    W temacie "Rzadko zadawane pytania: gdzie połączyć ze sobą odseparowane masy przetwornicy".
    Odpowiadam: NIGDY, gdyż budując taki układ, należy dołożyć wysokonapięciowe/niskoprądowe uzwojenie zasilające "ekran".
    A, ile warstw ma płytka PCB? Bo, można wytworzyć zarówno pojemnści jak i ildukcyjności.
    Odseparowane masy, NIGDY się nie łączą!
    Przekazywanie sygnałów (na razie) odbywa się za pomocą transformatorów, lub optoizolizacji.
    W szególności, PE,N,Lx - NIGDY nie powinne łączyć się galwanicznie z elektroniką (za wyłączeniem układów do tego przeznaczonych)

    Z Praktyki.
    Polecam "Roman". To jest człowiek "siedzący 24/7" w temacie przetwornic.
    Mój wróg. Ale honorem powiem, iż jest lepszy.

    Pozdrawiam
    Artur
  • #6
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    zielony_gajowy napisał:
    Witam.
    Robimy, przetwornicę impulsową z trzema uzwojeniami wtórnymi - A+AGND, C+CGND, P+PGND.
    Następnie robimy trzy czwórniki typu Pi, lub L i do danego miejsca doprowadzamy daną masę.
    Tyle mówi i tłumaczy teoria.
    Dla szczególnych przypadków, stosujemy filtry wyższego rzędu.
    Osobiście stosuję dwa-trzy uzwojenia wtórne ze względu na na napięcia, z częściowo wspólną masą, czyli dodatkowo stosuję optoizolator.
    Punk wspólny ogniskujemy w układzie gwiazdy, natomiast punkty odniesienia znajdują się na zewnątrz gwiazdy.

    Problemem jest miniaturyzacja. Mało miejsca na ścieżki i elementy.

    W temacie "Rzadko zadawane pytania: gdzie połączyć ze sobą odseparowane masy przetwornicy".
    Odpowiadam: NIGDY, gdyż budując taki układ, należy dołożyć wysokonapięciowe/niskoprądowe uzwojenie zasilające "ekran".
    A, ile warstw ma płytka PCB? Bo, można wytworzyć zarówno pojemnści jak i ildukcyjności.
    Odseparowane masy, NIGDY się nie łączą!
    Przekazywanie sygnałów (na razie) odbywa się za pomocą transformatorów, lub optoizolizacji.
    W szególności, PE,N,Lx - NIGDY nie powinne łączyć się galwanicznie z elektroniką (za wyłączeniem układów do tego przeznaczonych)

    Z Praktyki.
    Polecam "Roman". To jest człowiek "siedzący 24/7" w temacie przetwornic.
    Mój wróg. Ale honorem powiem, iż jest lepszy.

    Pozdrawiam
    Artur


    Doczytaj artykuł - chodzi o odseparowane masy po stronie wtórej lub masy, które z jakiegoś powodu się separuje w układzie (AGND/DGND chociażby). Układ nie będzie działał, jak nie połączysz mas...
  • #7
    Janusz_kk
    Poziom 21  
    Tak w ogóle to zielny_gajowy jakiś bełkot nam tu uskutecznił, nie bardzo można zrozumieć co autor ma na myśli.