芯片手册中给出的PCB电源设计

芯片手册中给出的PCB电源设计,第1张

线宽单位之间换算公式:

10mil对应为0.254mm

10mil可通过的最大电流为1A,导线上已经产生明显的温升及压降,建议15mil走1A的电流

30mil可通过的最大电流为2A,布线时建议使用50mil,

实际电路设计电源部分需要铺铜皮,制作大面积的电源导线,减少信号传输中产生的阻抗

最终实际测试数据:

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芯片手册中给出的PCB电源设计,1590789a-2c63-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第3张

小于10mil的走线,电流尽量控制在0.1A以内

PCB对铜厚进行选择

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板子体积有限,通过电流较大的情况下尽量选择2oz铜厚

使用直角进行走线,在直角拐角处,越为正常线宽的1.414倍,会造成直角折弯处的特性阻抗突变,

对于常规信号不会产生影响,但是对高速信号,特性阻抗变化会带来信号反射,

拐角处变化会对信号时延造成影响

直角尖端容易发射或接收电磁波,会产生EMI

上述诉求,提出的布线要求:走线一律行程钝角

12V转5V的降压模块:

使用芯片为MP2315S,

1 同步降压芯片,对应效率94%,

2 最大输入电压24V,

3 最大输出电流3A

硬件设计

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芯片手册中给出的设计

保护芯片用TVS管,需要接入到电路的最前端,用来吸收浪涌电压

实际电路绘制

芯片手册中给出的PCB电源设计,16632ee8-2c63-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第7张

FB引脚上R4和R5构成分压电路,对芯片输出电压进行调制,额外加上C9以及R3增加环路稳定性

3号引脚为PWM输出,需要接上电感(电感需要根据负载电流选型),配合后边电容,一起构建出整体的滤波网络

5号引脚和3号引脚构成一个自举升压网络,目的是产生一个高压,驱动芯片内部的MOS管

通顺:对应电流流向路径必须要宽,距离短

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输入电容以及输出电容,分别起到吸收浪涌和滤波的作用

电源中干扰以及被干扰信号分布:

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反馈信号最容易受到干扰源的影响,实际布线 ,反馈信号需要绕开干扰源,从不同层进行布线,加上从空间上摆脱干扰的情况

反馈信号线要是过长,也容易被外界干扰信号干扰,需进行实际测试,进行取舍

同一家相似的芯片:

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三种芯片对应外界物料区别

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电源测试,需要对芯片空载的输出,以及负载情况下输出,两种情况进行对比测试

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初步结论:有负载的情况下,输出电压都是较为稳定的情况

纹波测试:空载负载情况下产生的纹波

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对应温度测试:

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输出临界点上,芯片温度都是较高的情况

芯片可以应对70%的标称电流,超过70%之后,需要考虑散热

芯片输出效率

对应都是在90%以上

芯片手册中给出的PCB电源设计,17ed5324-2c63-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第15张

电路反馈电路中,前馈电容修改,可以提高整个系统响应速度C9增大之后,系统对负载产生变化的情况响应更快,

输出端口上电感数值越小,输出效果越好,L1从4.7uH修改为3,3uH输出也会变好,

需要对芯片进行定量分析,需要使用网络分析仪来测量 系统的波特图

芯片手册中给出的PCB电源设计,18105734-2c63-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第16张

根据波特图的表现来判断,系统响应的好坏

vcc引脚是芯片内部的LDO线性稳压器输出的电压,给芯片内部电路供电使用,但是芯片内部不好集成电容,则需要从外界接入一个电容到芯片电路中

使能引脚上外界上拉电阻选型:

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使用上述的公式进行带入计算,24V电压输入,需要184K的电阻

修改输入输出电压,不仅需要修改反馈电路上阻值,其他元器件也需要进行更换,输出电感,前馈上电容

电路中不足点,

芯片手册中给出的PCB电源设计,1888e76c-2c63-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第18张



审核编辑:刘清

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