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.
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.
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
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.
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.
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
