¿Cómo debo organizar esta red de puesta a tierra en estrella?

Question

Estoy intentando diseñar una placa de circuito impreso para un regulador de conmutación SEPIC. Sin embargo, no puedo estar seguro de cómo diseñar las pistas de tierra. Mi zona y mi presupuesto son limitados y mis componentes son grandes. Una imagen dice más que mis palabras, así que aquí está el esquema, mis preguntas y algunos detalles más:

Sólo he incluido algunos de los componentes en aras de la simplicidad, si todo el esquema necesario, puedo subir.

Las masas de CU2, U2 y U1 se unen entre sí (pueden estar encadenadas) y luego se juntan en un punto que es "AGND".

Las masas de C1 (que suministra la corriente adicional al driver push-pull ya que el 78L12 sólo puede suministrar 100mA), Q2 y Q3 están unidas en estrella en un punto que es "PGND".

Entonces, PGND y AGND están atados en estrella al punto de tierra de C6, que he elegido como punto de referencia.

• Si mi red en estrella está mal conectada o puede dar problemas, ¿cómo debo organizarla?
• ¿Es el lado de tierra de C6 un buen lugar para el punto de referencia de la red de tierra en estrella?
• ¿Causará problemas la conexión en cadena de nodos AGND?
• ¿Debo conectar en estrella los raíles de 12 V? En caso afirmativo, ¿cómo? (U1 tiene una tapa de derivación de 100nF que no se muestra aquí)

Aquí es la hoja de datos para Q3 que es un IXTP44N10T. BC817 y BC807 son transistores de 500 mA. Aquí es el interior de 78LXX.

Si te sirve de ayuda, aquí tienes el diseño actual de mi placa para la pieza mencionada:

Top , Fondo , Fondo invertido

Answer 1

La conexión en estrella para la mayoría de las cosas, y especialmente para las fuentes de alimentación, es mala. Es mucho mejor tener un plano de tierra sólido gigante en toda la PCB, y tener trazas cortas y gruesas de sus componentes directamente al plano.

Ya que estás, deberías tener un plano sólido para tu raíl +12v. Aunque estoy menos seguro de esto, porque depende mucho de cosas que no pusiste en tu esquema.

La razón por la que las puestas a tierra en estrella son generalmente malas es porque ofrecen la oportunidad de tener diferencias de tensión de tierra en diferentes áreas de la placa de circuito impreso debido al flujo de corriente en las trazas de tierra. Un enrutamiento muy cuidadoso de la placa de circuito impreso con trazas muy anchas puede evitarlo, pero el simple uso de un plano sólido reducirá la inductancia/resistencia de tierra lo suficiente como para que, en la mayoría de las aplicaciones, desaparezca la necesidad de una toma de tierra en estrella (o aislada).

Actualización:

Si por alguna razón no puedes tener un plano de tierra sólido, entonces aproxima uno lo mejor que puedas.

Hazlo así: En primer lugar, identifique sus rutas de alta corriente. Esto es normalmente su Vin, Vout, cualquier FET y diodos utilizados como los elementos de conmutación, inductores, los tapones en Vin y Vout, y el GND que conecta estas partes. Traza primero estas líneas. Hazlas lo más cortas y gruesas posible. Lo que estás tratando de hacer es dar a ese camino una impedancia/resistencia muy baja y también reducir las áreas de bucle. Después de eso, encamina todo lo demás. Cuando encamines la GND, intenta aproximarte a un plano de GND. Seguro que habrá muchos agujeros, pero te acercarás razonablemente. Y como ya has trazado todas las líneas de GND de alta corriente, lo realmente crítico ya está hecho.

Lo más importante es reducir el ruido en las vías de alta corriente, aunque eso signifique más ruido en las masas. Después de todo, se trata de un regulador de conmutación, por lo que es de esperar algo de ruido. Tratando primero con los caminos de alta corriente, vas a tener una mayor reducción de ruido neto que cualquier cosa con una tierra en estrella.

Desgraciadamente, si no puedes tener planos sólidos de potencia/tierra, entonces todo va a ser un compromiso. Nunca será perfecto, y nunca será "correcto". Tendrás que conformarte con "suficientemente bueno". En el lado positivo, estoy seguro de que puede terminar con algo que funcione para usted.