Diseño de asesoramiento para LDOs

Question

Estoy desarrollando un cuatro de la capa de la junta, el cual es alimentado por 3 voltajes - 1.8 V, 3.3 V y 5.0 V. El consejo tiene las siguientes stackup:

1. Las señales de
2. Suelo
3. 3.3 V
4. Las señales de

El suelo y 3.3 V plano son completamente intacta. No hay señal o potencia de seguimiento viaja en ellos.

Estoy usando tres LP38690DT LDOs para proveer de energía - este es mi circuito.

Haga clic aquí para agrandar la imagen.

Mi preocupación es que el diseño de estos dispositivos. La hoja de datos sugiere la siguiente

La mejor manera de hacer esto es colocar CIN y COUT cerca del dispositivo con el corto que las trazas de la VIN, VSAL, y clavijas de tierra. El regulador de la clavija de toma de tierra debe estar conectado al circuito externo >suelo de modo que el regulador y sus condensadores tienen un "punto único de tierra".

Yo estaba un poco confundido por el término "punto único de tierra", pero he intentado seguir los consejos dados en la hoja de datos a la mejor de mi capacidad, pero no estoy seguro si estoy en lo correcto:

Tenga en cuenta que el texto en rojo es sólo para darle claridad a la gente de aquí - voy a borrar después. Cada regulador está conectado directamente a los condensadores y el perno de tierra del regulador está conectado directamente al condensador a tierra del pin directamente. Es esto lo que el hoja de datos significaba que debo hacer?

La hoja de datos va a decir

Desde la corriente fluye a través de las huellas que va a VIN y viniendo de VSAL, Kelvin conectar el condensador conduce a >estos pines por lo que no hay caída de tensión en serie con la entrada y salida de los condensadores.

¿Qué significa por Kelvin conectar? Yo sé lo que es un Kelvin Conexión es - lo que no entiendo es ¿qué significa esto en el contexto de un LDO.

Mi tercera pregunta es con respecto a los tres reguladores. Como ya he mencionado, cada ci es hacer referencia a tierra de la misma vía que lo conecta los condensadores al plano del suelo. Sin embargo, debo conectar los tres reguladores para el mismo punto de tierra es decir, deben todos 3 los reguladores de conectar con el "único punto de tierra/vía"?

Finalmente, la tensión de entrada está siendo alimentado por una de 4 puntos a través del orificio del conector que lleva a 6V en dos conductores y GND en los otros dos. El GND pines están conectados directamente al plano de tierra. Es correcto esto o debo conectar los pines GND GND pin de los reguladores directamente a través de la espesa huellas?

NOTA: el diseño de la imagen no muestra nada conectado a la salida de los reguladores. Este es ACEPTAR. Todavía tengo que conectar mi ICs para el poder. TAMBIÉN: el color marrón debajo de los reguladores no es una red. Este es Altium la manera de mostrar "Habitaciones" en diseño de la PCB.

LOS REQUISITOS ACTUALES

La mayoría de la corriente se extrae de los 5V de alimentación. Los 5V de alimentación se conecta a una pantalla LCD que le dibuje un máx. de 400mA (cuando la luz de fondo está encendida) - pero normalmente alrededor de 250mA.

Los 3.3 V de alimentación se elaborará un máx. de 300mA (discontinua) pero normalmente alrededor de 150 ma o menos.

El 1.8 V es la oferta para el núcleo de los CPLDs que mi placa tiene. Yo era incapaz de calcular esto, pero me he medido. En el inicio, esto fue alrededor de 30mA, pero después se redujo a 0 ma. Mi medidor, parece, no era lo suficientemente sensible como para medir la corriente. Yo creo que 200mA sería una apuesta segura para este.

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DISEÑO ACTUALIZADO:

Espero que esto sea lo que la gente aquí se quiere decir. Yo no estaba seguro de si debo una grande de cobre vierta o tres por separado así que me fui con 3 diferentes.

DISEÑO ACTUALIZADO (de nuevo):

Ahora he hecho un gigante de cobre verter en lugar de 3 independientes. Yo estaba seguro de cómo conectar mi 3.3 V voltaje de mi poder de plano el uso de múltiples vías para el de arriba es mi intento. He hecho un pequeño relleno y conectado directamente a mi condensador de salida. A partir de ahí tengo 4 vias, cada 25 de molino en tamaño, que se conectan directamente a mi poder avión. Es esta una forma mejor de hacerlo?

El espacio entre los rellenos y otros objetos es de unos 15 molinos. Debo aumentar este?

Answer 1

Por "Kelvin connect", que significa: Poner dos separar las trazas de cada uno de los el Vin y Vsal pines-uno "de baja intensidad" traza que sólo se conecta al condensador, y un "alto" actual de seguimiento externo de las cosas. Esto es muy similar (y por las mismas razones) sentido corriente de resistencias de derivación uso de un Kelvin conexión con dos conexiones independientes a cada extremo de la resistencia.

Ustedes ya están haciendo, y ya estás poniendo un sólido plano de tierra debajo de todo, por lo que su diseño de la PCB se ve muy bien.

Parece que estás usando el "mínimo" se recomienda la huella de este paquete-personalmente yo uso mucho más el cobre, pero quizá su aplicación se disipa tan poco de calor no es necesario. un b

En los diseños que he realizado con varios rieles de potencia, A menudo tengo todas las partes que necesitan de una fuente de riel, y todas las piezas que necesita el otro poder en algún otro lugar, así que me puse a cada regulador de voltaje de la cerca de una de las partes que lo necesitan. (Es mejor si el "no reguladas" voltaje de seguimiento de las serpientes un largo camino a través de la junta y las gotas de una cientos de milivoltios o de lo que si los "regulados" tensión rastro hace lo mismo También evita empacar todas las cosas calientes juntos).

Answer 2

Mientras que usted ponga las tapas en la "primera línea" del regulador, puse mi tapas en el "flanco" del regulador. Esto pone a la tierra de las tapas más cerca de las bases reales de la ficha del regulador, mientras que todavía permite una Kelvin conexión con el Vin y Vsal tapas. Como un bono, usted no tendrá que "la serpiente" alrededor de las tapas para llegar al pin Vin de que el regulador más.

Yo también puse un fabuloso terreno de la almohadilla en la parte inferior de la capa y conectado con un montón de vias. Es importante que usted haga de esta una almohadilla de modo que no tiene ningún tipo de máscara de soldadura (o usted podría poner un vacío en la parte inferior de la soldadura de la capa, la misma cosa). La falta de la máscara de la soldadura mejora la conductividad térmica con el aire. No hagas esto con la parte superior de la almohadilla, sin embargo, se podría hacer de la asamblea más difícil.

Sobre el conector de alimentación, me gustaría conectar directamente al plano de tierra. Como David, no puede hacerse más grande o más gordo que el de un avión. EDIT: a Menos que tal vez el conector es sólo una o dos pulgadas de distancia de los reguladores. Yo todavía uso de vias, además de un grande y gordo, suelo de seguimiento en la parte superior de la capa. Más de una pulgada o dos, y no vale la pena, en ese punto de la traza probablemente habría más de la impedancia de las vias.

El CPLD voltaje del núcleo es casi seguro que no se dibujar 200 mA a menos que usted tenía como 10 de ellos funcionando a 50 MHz o algo por el estilo. Buscar la máxima dinámica actual en la hoja de datos para obtener una cifra más realista. O programa de los CPLDs para cambiar tan rápido y a menudo como sea posible y vuelva a medir el consumo de corriente (no va a consumir cualquier tipo de corriente cuando el núcleo de la lógica no es la de cambiar los estados). El ejemplo Xilinx FPGA encontré que había una corriente máxima que depende en gran medida de la frecuencia, y que varían de cientos de uA a decenas de mA.

Me gustaría considerar la cascada el 1.8 V regulador de 3.3 V reguladores de salida. Esto cortará el 1.8 V reguladores de energía consumo de 65%, a expensas del aumento de los 3.3 V por la disipación de corriente adicional. Usted debe crisis de los números para ver si vale la pena (por lo general es cuando el menor regulador consume menos corriente que el mayor regulador). Pero una muy buena ventaja es que usted consigue el doble de la onda de rechazo cuando la cascada de reguladores.

Otro consejo en el calor del departamento es invertir en un termómetro de infrarrojos (son como los USD $20). Esta es una gran manera de obtener mediciones de temperatura, especialmente porque el negro de la superficie de ICs a menudo tiene un gran emisividad. Generalmente creo firmware especial que intencionalmente utiliza más recursos de los necesarios en orden a conseguir la "prueba de estrés" de las mediciones, dejando la PCB en el recinto por una hora o dos, así que estoy seguro de que se alcanza un estado estacionario de la temperatura.

Por último, si bien no va a hacer daño a hacer una gigantesca cobre vertido para el conjunto de la habitación, esto sería una mala idea si se utiliza de dos reguladores de la misma tensión en paralelo. Debido a las tolerancias de fabricación, un regulador comenzará a ponerse más caliente que el otro, lo que resulta en una baja impedancia, lo que significa más actual, lo que significa más calor, lo que significa una menor impedancia...hasta llegar thermal runaway. Eso no es una preocupación en su aplicación actual, pero es algo a tener en cuenta en el futuro.

Answer 3

La mejor opción, poner un plano de tierra debajo de los tres LDOs, Ya que ese es el enfoque que tomó, todo se ve bien de usted de diseño.

2º Mejor Opción, hacer una estrella de la red de tierra si no tiene la posibilidad de colocar un plano de tierra.