スイッチング電源の銅プレーンの目的は何ですか?


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3.3Vマイクロコントローラに電力を供給するための降圧コンバータを含めることを検討しており、TIのPower Designerを使用してパラメータの推奨レイアウトを生成しました。

ここでは、関連するコンポーネントのフットプリントと比較して、銅プレーンが非常に大きいことに気付きました。一般的な基準点であるため、地面に平面を持つことの価値を理解していますが、他の接続にそのような大きな領域があるのはなぜですか?熱放散のためか、その他の理由によるものですか?(または、図の読み方について何か誤解していますか?)

Webenchによって生成されたPCBレイアウト


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大きな銅プレーンは、インダクタンスを最小限に抑え、電流処理を増やし、ヒートシンクとしても機能します。グランドプレーンに当てはまることは、入力および出力にも当てはまります。つまり、地面は単なる基準点です。スイッチドコンバータの信号には、多くの場合、大きな電流スパイクと鋭いエッジがあります。次に、インダクタンスを最小限に抑え、電流処理能力を高めることが不可欠です。
-Bimpelrekkie

回答:


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低いトラックインピーダンス

スイッチングレギュレータでは、トラックインピーダンスが非常に重要です。幅の広いトラック(またはプレーン)を使用すると、抵抗だけでなくインダクタンスも減少します。

ヒートシンク

スイッチングレギュレータは熱を発生します。この熱はコンポーネントから放出する必要があります。銅は非常に優れた熱伝導体であり、多くのスイッチモード電源設計でラジエーターとして使用されます。

PCB製造の問題

PCBを製造する際、製造業者はしばしば各層の特定の割合が銅であることを要求します。これは、めっき段階でPCB全体の厚さを均一にし、温度変化の下で均一に膨張および収縮することを保証するためです。


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高電流経路の熱と低インピーダンス。このボードの一部の土地は重要ではないかもしれませんが、空いているボードスペースがある場合、少し余裕があります。

スイッチングノードの高速エッジは、おそらくこのイメージの右下にありますが、部品番号/回路図などがないとわかりにくいため、スイッチングノード用の大きなランドエリアを作成することは一般に良い考えではありません。 EMIの問題と大きなランドエリアによりアンテナが作成され、容量性(sp?)で信号がグランドプレーンと、場合によってはグランドノイズを引き起こす可能性のある他のトレースに結合されます。


少なくとも回路図を正しく理解していれば、それはスイッチングノードです。現在のレイアウトのサイズは「大きい」ですか?小さい必要がありますか?
クリリス

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これは、包括的な熱解析、SMPSの動作周波数、スイッチの上昇率と下降率、インダクタのDCR、および高周波でのコア損失などに依存します。SMPSの設計は黒魔術ではありませんが、関与しており、形式理論の優れた背景が必要です。TIなどが、ほとんどすべての分析を行うオンラインSMPS設計ツールを提供しているのはそのためです。
ディーン・フランクス

おかげで、それでは既製のレイアウトを試してみます。「ほら、複雑なアナログが進行中です!」他の人に聞いてください
クリリス
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