Ich bin dabei meinen ersten Schaltregler zu layouten. Es handelt sich um den LM2596. Aus einer Eingangsspannung von 24V will ich 3,3V generieren. Im Datenblatt ist leider nur ein Beispiel für die THT Technik gegeben. Wie recherchiert ist das Layouten eines Schaltregler scheinbar nicht komplett trivial. Ich habe versucht zu beachten, dass die Diode (D16) und die Spule (L2) möglichst nah an den Regler müssen. Ebenso der Eingangselko C63 und der Kermaik C65. Ich arbeite mit einem 24V Polygon, einem Polygon für den Outpin des Schaltregler (OUT) und einem 3,3V Polygon. Letztendlich plane ich über die gesamte Fläche noch eine GND Plane zu legen. Hierbei verwundert es mich dass nach den PCB Rulez von BEttalayout nur 5mil Abstand zwischen den Planes sein müßen. Das sieht arg wenig aus. Ich hatte mal was von mindestens 20mil gelesen. Was sollte hier der Mindestwert sein? Macht es überhaupt Sinn über die ganze Fläche eine GND Plane zu legen oder sollte ich nur vereinzelt GND Planes verwenden (z.B. einmal für C64 C66 D14 und einmal für C65 und C63). Weiterhin habe ich die Rückführung der Feedbackleitung einfach über ein 3V3 Via realisiert. Da bin ich mir unsicher ob ich dies so machen darf? Oder muss ich eine extra Feedbackleitung von der 3V3-Plane zu dem 3V3 Pin legen? Wäre diese dann in meinem Beispiel nicht zu lang? Wo platziere ich am besten die Vias mit denen ich die Ausgangsspannung abgreife? Auf der gesamten 3V3 Plane oder nur in Ausgangstantal C64 Nähe? Wieviel Vias sind ca. für den Abgriff nötig? Habe ich noch grundsätzliche Fehler in meinem Layout? Verlange natürlich keine Antworten auf all meine Fragen, nur ein paar grundsätzliche Anmerkungen über grobe Fehler wären nett. Vielen Dank. MFG
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Stef schrieb: > Ich habe versucht zu beachten, dass die Diode (D16) und die Spule (L2) > möglichst nah an den Regler müssen. Ebenso der Eingangselko C63 und der > Kermaik C65. Diese Denkweise ist falsch. Oder eher ein vereinfachtes Rezept des eigentlichen Problems: Stromschleifen kompakt halten. Nur darum geht es vorrangig. Und nachrangig dann noch um die Einkopplung der Versorgung, die Auskopplung der Spannung und den Feedback. BTW: poste nicht nur einen Layoutausschnitt (da fehlt irgendwie der eigentliche Regler/Schalter), sondern auch den zugehörigen Schaltplan. Nur dann kann man sinnvolle Aussagen machen.
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OK danke schon mal. Im Anhang nun der Schaltregler ohne Die umfassende GND-Plane (die Groundverbindungen müssen also noch gezogen werden) sowie der Schalplan. Hoffentlich ist das Layout nun besser nachzuvollziehen.
Hallo, als erster Vorschlag, ich würde die Induktivität um 180° nach oben klappen und R51, D14, D15 und C64 dann oberhalb der Induktivität (quasi rechts neben bzw. über dem LM2596) platzieren, damit könntest du schonmal die Anbindung an GND vom LM2596 und damit den Strompfad erheblich verkürzen. Ebenso würde ich C63 und C65 dann auch um 90° bzw. 180° drehen, so dass deren GND-Anschluss auf dem Bilöd nach ben zeigt und damit der Pfad zum GND des Reglers ebenfalls verkürzt wird. Hab gerade leider keine Zeit eine Skizze anzufertigen, ich hoffe es ist halbwegs klar, was ich meine. Viele Grüße Daniel
Stef schrieb: > der Schalplan. Wozu die D14? Die kann ggf. ein Unheil sowieso nicht aufhalten. > Die umfassende GND-Plane Wofür brauchst du sowas? Sieht so doch schon gsnz gut aus, nur die D16 würde ich um 180° drehen, dass die beiden Anoden schön dicht bei der Masseverbingung zwischen C63 und C64 sind... Und vergiss dieses "Plane-Denken" im Bereich des Schaltreglers! Dort koppelt dir sonst nur jeder erdenkliche EMV-Dreck in deine "Planes" ein. Am besten gar keine Fläche im Bereich des Schaltreglers. Nur dann kannst du definiert die Spannung in die Versorgungslagen einkoppeln, wo du es willst. BTW: was ist das für eine Monsterspule? Deren Größe ist deutlich anders als die der Kondensatoren. Das gibt mir noch ein wenig zu denken... Stef schrieb: > Aus einer Eingangsspannung von 24V will ich 3,3V generieren. Bei welchem Strom? Daniel H. schrieb: > die Anbindung an GND vom LM2596 Ist hier ziemlich unwichtig, weil nur für die Feedbackleitung interessant. Es fließt aber kein nennswerter Strom aus dem GND-Anschluss des Reglers.
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Lothar Miller schrieb: > Ist hier ziemlich unwichtig, weil nur für die Feedbackleitung > interessant. Es fließt aber kein nennswerter Strom aus dem GND-Anschluss > des Reglers. Im Datenblatt wird aber genau bei diesen Leitungen angemerkt, dass diese kurz gehalten werden sollen, für Feedback hingegen wird nur angemerkt, dass diese abseits der Spule geführt werden soll?
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Schon mal vielen Dank an Euch für die schnelle ausführliche Hilfe, Klasse! Ich habe mal versucht beide Anregungen umzusetzen (siehe Anhang). Die Spule habe ich um 180° gedreht. Dies hat wie schon gesagt den Vorteil dass der GND Pfad von C64, C66, D14 und D15 zum Regler viel kürzer ist und dass ich den Feedbackpfad zum Regler erheblich verkürzen kann. Die Diode D16 habe ich jetzt direkt unter C63 platziert, ebenso das GND Pas von C65 direkt zum GND Pad des Reglers. Auf GND "Planes" habe ich ebenso verzichtet, sondern einfach die Leitung vom GND Pad des Schaltreglers geroutet. Die GND Pads des Schaltreglers 3 und 5 habe ich einfach mit einem GND Via verbunden, ebenso die GND Pads von D16 und C63. Das die Spule unfassbar groß ist hat mich auch schon stutzig gemacht. Ich habe versucht genau den "Algorithmus" des Datenblatts des LM2596 zu befolgen. Ich will aus 24V = Vin 3,3V=Vout generieren und das für einen Strom von 3A. Laut Skizze ergibt sich aus dem Datenblatt der Code L40 (33uH). In SMD Technik bleibt da nur die PE-54040-S Spule (komischerweise dann 38uH) und diese ist im HCI-68 Package erhältlich. Dieses Package hat nunmal die monströse Padgröße von 2,03mm*17,78mm. Bin es jetzt schon 100mal durchgegangen und finde einfach keinen Fehler. WÄre wiederum sehr nett wenn es Anregungen bzw. Kritik bzgl. meines überarbeiteten Layouts gibt. SO ganz verstehe ich die Hintergründe des Schaltregler Layouts zwar noch nicht, aber es scheint sehr interessant und Herrn Millers Seite hilft da enorm weiter.
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Stef schrieb: > Ich will aus 24V = Vin 3,3V=Vout generieren und das für einen Strom von > 3A. > Laut Skizze ergibt sich aus dem Datenblatt der Code L40 (33uH). In SMD > Technik bleibt da nur die PE-54040-S Spule (komischerweise dann 38uH) > und diese ist im HCI-68 Package erhältlich. Dieses Package hat nunmal > die monströse Padgröße von 2,03mm*17,78mm. Bin es jetzt schon 100mal > durchgegangen und finde einfach keinen Fehler. Passt soweit, die Workbench von TI liefert für Vin 24V und Vout 3,3V@3A ebenfalls 33µH. Als Induktivität wird dort von Coilcraft eine MSS1210 empfohlen, Pad-Größe wäre damit nur noch 5,5x3mm. Allerdings gibt es bei den Kondensatoren leichte Unterschiede, am Eingang empfiehlt die Workbench 4,7µF, am Ausgang jedoch 1.500µF. Viele Grüße Daniel Edit: Was mir noch aufgefallen ist, laut Workbench wird der LM2596 bei 3A gut 95°C warm, könnte evt. problematisch werden.
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Stef schrieb: > GND Pfad von C64, C66, D14 und D15 zum Regler viel kürzer ist Wen interessiert hier ein Strompfad zum Regler? Der Regler ist doch am Laststrom gar nicht beteiligt und gehört auf keinen Fall in den Strompfad! Dieses Layout ist so schlecht, dass ich es eher als abschreckendes Negativbeispiel bezeichnen würde. Das vorige war 10 mal besser. Versuche, mit so wenig Lagenwechsel wie möglich auszukommen. Und wenn du schon einen Lagenwechsel brauchst, dann mach so viele Vias wie möglich rein. Denn wenn der C63 auf der einen Seite mit 6mm breitem Kupfer angebunden ist, warum reicht dann auf der anderen Seite eine schamle Leiterbahn und 1 einziges Via? Mein Tipp: zeichne doch einfach mal die 3 relevanten Stromkreise ein. Das kostet nicht allzuviel Zeit... Noch was: die Bauteile können meist so dicht aufeinander platziert werden, bis sich die gelben störkanten fast berühren. Da ist noch viel Luft.
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Lothar Miller schrieb: > Der Regler ist doch > am Laststrom gar nicht beteiligt und gehört auf keinen Fall in den > Strompfad! Stimmt, sorry, ich hab mich vomn der Anmerkung im Datenblatt in Kombination mit der ausgeblendeten GND-Plane irritieren lassen. Nachdem ich die Strompfade (unter Berücksichtigung der GND-Plane) eingezeichnet habe ist eigentlich auch gut ersichtlich, dass das Ursprungs-Layout schon recht gut war und welchen Vorteil es bringt D16 um 180° zu drehen.
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Hallo zusammen, abschreckendes Beispiel ist nicht gut, gar nicht gut :( Aber schön dass hier soviel geholfen wird. Habe nochmals neu gelayoutet und versucht die beiden Strompfade (ähnlich wie auf Ihrer Homepage erklärt) einzuzeichnen. 1. Gelb: Eingangs-C63 -> Eingangs-C65 -> Schalter -> Spule -> Ausgangs-C64 -> Ausgangs-C66 -> Eingangs-C 2. rosa: Ausgangs-C64 -> Ausgangs-C66 -> Diode -> Spule -> Ausgangs-Cs Die Verbindungen der GND Pads habe ich mit 10mil geroutet. Die Feedbackleitung scheint mir sehr lang zu sein und noch dazu ebenso über einen Lagenwechsel realisiert. Ich hoffe dass es jetzt schon etwas besser aussieht? Vielen Dank und Gruß
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BTW habe ich versucht die Ströme bei dem "misslungenen Beispiel" auch einmal einzuzeichnen. Man erkennt dass die genannten Stromschleifen räumlich deutlich weiter gehen. Ein Feedback zu dem hoffentlich besseren modifizierten Beispiel (lm25965b.png) würde mich freuen. Vielen Dank und schönes WE
Ich habe nur eine Anmerkung, den Teil der für die Stromversorgung zuständig ist würde ich deutlich 'robuster' gestalten als z.B. den Signalteil um einen MC herum. Daher würde ich die Leiterbahnen (auch wenn sehr wenig Strom fließt) breiter machen. 10mil ist doch eher was für Signalleitungen. Die GND Leitung könnte ruhig Faktor 4 breiter sein. Und auch wenn ich die Padgröße mit der VIA Größe vergleiche könnten die VIAs um einiges größer sein. Generell kann man sagen das man für eine kleinere Ausschußquote und einer höhen Processsicherheit Leiterbahnen, VIAs und Abstände (dort wo es geht) immer etwas größer gestalten sollte.
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Stef schrieb: > Irgendwelche Anregungen? Probiers mal so. Und wie gesagt: die D14 ist unnötig und du hast noch Platz zwischen den Bauteilen...
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Recht Herzlichen Dank an Alle für die Ratschläge und Tipps. Sehr nett, dass so viele sich während Ihrer Arbeits- oder Freizeit die Zeit nehmen zu helfen!
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