Hallo Forum,
ich benötige für meine Platine einen Stepdown-Wandler und habe mir den
MAX5033BASA+ ausgesucht. Dieser wandelt von 48V (max. 76) auf 5V.
https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX5035.pdf
Im Datenblatt des ICs gibt es Layout Empfehlungen.
Desweiteren gibt es ein Beispiellayout für den MAX5035 (identisch, nur
bis 1A statt 500mA).
https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX5035EVKIT.pdf
Allerdings gibt es schon da geringe Unterschiede zwischen EV-Kit Layout
und DaBla-Empfehlungen.
Trotzdem habe ich versucht beides als Vorlage für mein Layout zu
verwenden.
Das Resultat im Anhang...
Hätte jemand evtl. Lust, hier mal drüber zu schauen?
Die Platine ist insgesamt 4-lagig (wegen dem Rest, der noch drauf
kommt.)
Im Bereich des Wandlers liegen die meisten Flächen und Traces auf dem
Top-Layer. Nur eine Leiterbahn (On/Off/Shutdown) wird über den Bottom
Layer geführt.
Die obere Innenlage ist eine Massefläche...
Vin kommt später von links und geht dann direkt an den C1+
Was meint ihr? Taugt das so?
Vielen Dank für eure Unterstützung!!!
Maddin
Dietrich L. schrieb:> Ich würde parallel zu den Elkos am Eingang und Ausgang noch je eine> 100nF Keramik-C spendieren.
Hi Dietrich,
Danke für den Tip. Das kann sicher nicht schaden.
Nicht im Layout zu sehen, da ich es eher dem zugehörigen "Platinenrest"
zuordne, sitzt auch noch ein Panasonic Elko 1000uF / 6.3V. Im Schaltplan
oben wäre das der C23...
Die 100nF setze ich ein.
:)
Martin schrieb:> Das Resultat im Anhang...>> Hätte jemand evtl. Lust, hier mal drüber zu schauen?
Paßt beinahe: verbinden Ausgangs-GND auf Top mit Eingangs-GND als
Fläche.
Schiebe die dünne VCC-Leitung im Norden ein bischen weiter nach Norden
und sorge dafür das die GND-Fläche auch dort zu dem GND-Pin vom Chip
kommt.
Dem Eingang am Chip so nahe wie möglich einen ausreichend
dimensionierten Kerko (100n/100V) spendieren, der Elko ist für die
Schaltfrequenz nicht sonderlich wirksam, das macht sich dann in den
leitungsgebundenen Störungen lustig bemerkbar.
Der Rest sind Kleinigkeiten, die sich im Handumdrehen lösen lassen:
Der Switching-Node ist riesig, der wird Dir kapazitiv lustig in der
Gegend herumsauen, schau das Du den kleiner bekommst, der Stromfluß ist
recht eindeutig, daher braucht es da keine Fläche, ausreichend
dimensionierte Leiterbahnen sind ok. .
D4 so drehen das Kathode nach Norden zeigt, die GND-Schleife von C4 zu
Anode D1 so kurz wie möglich und eben als Massefläche ausführen...
Ansonsten: paßt schon, es wird schon funktionieren.
PS: sei so gut und nimm Polymer-Elkos und keine Tantals bei C4. Tantals
sind zwar ok aber immer noch tickende Zeitbomben und auch politisch
nicht unbedingt die ideale Lösung.
Wir haben seit Jahren keine Tantals mehr in Verwendung, eine kluge
Verwendung von Kerkos (und dem Wissen um deren Spannungsabhängigkeit),
Elkos, Polymerelkos und Ferriten haben Tantals unnötig gemacht....
Martin schrieb:> Das Resultat im Anhang...
PS - der Schaltplan ist grauenhaft. Ist es so schwer mit dem verwendeten
CAD Text sauber zu platzieren und unnötige Infos nicht im Schaltplan
anzeigen zu lassen?
Diese sinnbefreiten Ringerl an den Bauteilen, doppelte Pinbezeichnungen,
Signalleitungen durch Text, zB. bei D1, sowas macht man nicht.
Und schon gar nicht veröffentlicht man sowas. Punkt.
Hallo MiWi,
vielen Dank für Deine wertvollen Tips. Ich werde das so umsetzen.
Aber zwei Fragen hätte ich noch.
> Der Switching-Node ist riesig...
Meinst Du das auf das Gehäuse bezogen oder die 220uH?
> sei so gut und nimm Polymer-Elkos
Mit denen habe ich noch nie gearbeitet, finde aber auch nur zwei
Varianten. Aluminium-Polymer und Tantal-Polymer Kondensatoren. Wenn Du
schreibst, die Verwendung von Tantal sei politisch nicht korrekt, meinst
Du vermutlich die Alu Kondensatoren, oder?
> PS - der Schaltplan ist grauenhaft.
Sorry... Ich bin mit Eagle noch nicht so vertraut und weiß weder, wie
ich die nervigen Kreise wegkriege noch wie man die Beschriftung in eine
Leserichtung drehen kann. :/
Finde ich sicher noch raus.
1000 Dank!
Ausgangselko:
Hier empfehle ich entweder 3* MLCC 10uF mit mindestens 16V
(DC-Bias-Problem) und natürlich X7R oder X5R oder besser einen
Polymer-Elko, weil ja die Bauhöhe hier gar keine Rolle spielt. Panasonic
16SVPC39MV (39u/16V, 25mR, 2500mA, D5H6). Bei ILpp 250mA kann einen
Ripple unter 10mVpp erwarten.
PCB-Design:
Na gut, die reinen IC-Verluste dürften 250mW nicht übersteigen, aber
auch hier muss man bedenken, dass die Abgabe an die Umgebungsluft den
Chip um mindestens 170/4= 43°C erhöht. Chiptemperatur bei 40°C Umgebung
+43 sind 83°C. Ist noch kein Problem, aber wenn man mit einfachen
Mitteln besser kühlen könnte, dann sollte man es tun.
Haupterzeuger ist der Mosfet Schalttransistor und dessen Wärme wird am
Besten über seinen Drain abgeführt, beim Switcher also VIN Pin 7. Jeder
Quadratmillimeter an Kupfer an diesem Pin ist ein Vorteil !!
Im vorliegenden PCB-Design gibt es zwar eine dickliche Leiterbahn zum
C1, wird aber von diesem weitgehend abgedeckt. Eine Konvektion kaum
möglich. Vielmehr müsste man ein bisschen Fläche auf der "anderen"
PCB-Seite spendieren.
Und tatsächlich wird es auch gemacht im MAXIM EV Kit Design. Wenn man
genau hinschaut: Pin 7 geht üner 2 Vias auf die Unterseite und hier eine
breitere Leiterbahn zum C1, eben völlig frei liegend, gut für Konvektion
oder ggfs sogar Montage auf ein Blech etc.
Hallo Willi,
oh mann - ich wünschte, ich hätte euer Verständnis von/für diese
Converter Schaltungen.
Vielen Dank erstmal.
OK, also den C4 am Ausgang werde ich gegen einen Alu-Polymer C tauschen.
Die Sache mit der Temperatur wollte ich am Prototyp mal ausprobieren.
Aber wenn Du von einer zu erwartenden Erwärmung von +43 sprichst, dann
könnte das in meinem Fall schon zum Problem werden.
Die Platine soll nämlich vergossen werden. OK - das muss ich mal messen,
wenn die Platine fertig ist.
Vorab als Maßnahme wäre es natürlich schon möglich, den Bottom Layer mit
etwas Kupfer zu versehen und mittels Vias mit dem Polygon auf dem Top
Layer zu vernähen. Da hätte ich ca. 20x20mm frei.
Der stromführende Pfad auf dem Top Layer würde ja sinnvollerweise
bleiben, oder? Das hieße, die zusätzliche Fläche hat nur die Aufgabe der
Wärmeabführung. Hab ich das richtig verstanden?
Und dann hätte ich auch noch eine Frage.
Der oben gezeigte Teil der Platine hat derzeit seine eigene Massefläche.
L1 = Top
L2 = GND
L3 = leer (im Bereich des Wandlers)
L4 = Bot
Aber das Ganze kommt ja auf eine Platine mit dem Rest der Elektronik.
Wie sollte man die Spannungsversorgung hier eigentlich routen?
Behält der DC Wandler seine eigene "exklusive" Massefläche und die
VCC/GND Verbindung zum Rest wird vom Ausgangs-C mit Leiterbahnen
hergestellt?
Oder wird die Massefläche unter dem Wandler durchgehend mit der
restlichen Massefläche der Gesamtplatine vereint und nur VCC wird über
den Ausgangs-C geführt?
Vielen Dank für eure Hilfe. Ich habe das noch nie gemacht :)
LG, Maddin
Hi Martin,
besondere Gedanken über GND kannst du dir in diesem Niedrigstrombereich
sparen und du hast ja ohnehin eine ganze Fläche gemacht für GND. Eine
Beachtung gibt es nur im engsten Bereich des Schaltregler-IC: Dessen
Masse sollte einen direkten bzw möglichst kurzen Weg zum Ausgangselko
haben. Der GND Punkt vom Elko ist der Bezugspunkt für Regler, Lasten und
Messungen.
Ein Layer ganz leer verbietet sich schon alleine rein mechanisch. Um die
mechanischen Spannungen minimal zu halten, sollten die
Kupferflächenanteile der Layer möglichst symmetrisch sein. Worst case
gibt es sonst im Laufe der Zeit Haarrisse und Ablösungen von Pads.
Das Vergießen kann sogar förderlich sein in puncto Wärmeabführung. Falls
möglich und nicht zu teuer, wähle eine Vergußmasse mit guter
Wärmeleitung. Siehe übrigens die vergossenen DCDC-Module, durch die
große Oberfläche der Aussenhaut ist die Wärmeableitung sogar besser als
bei offener Technik.
Mein Taschenrechner hat sich beschwert über die ständigen Tippfehler und
Irrtümer, drum eine Spielerei mit ein paar Zeilen html:
http://ws55.de/T/BUCK.html
Dreh mal die Kombination aus L1 und C4 90° im Uhrzeigersinn. Das rückt
den Masseanschluss vom Ausgangskondensator viel näher an den
Eingangskondensator.
Dann schau dir mal an, was man unter thermal traps im Zusammenhang mit
tombstoning versteht. Wenn deine Platine maschinell gelötet wird, sehe
ich da mögliche Probleme bei C2.
Kannst du C1 durch 2x 10 µF / 100 V Keramikkondensatoren ersetzen? Das
würde dein Layout EMV-technisch noch etwas begünstigen. Kostet ggf. aber
mehr.
Kevin K schrieb:
> Dreh mal die Kombination aus L1 und C4 90° im Uhrzeigersinn. Das rückt> den Masseanschluss vom Ausgangskondensator viel näher an den> Eingangskondensator.
Dies würde ich ebenfalls als wichtigste Verbesserung vorschlagen.
Und die Feedback Leitung nicht am Spulenpad sondern am Ausgangs C
abgreifen.
Gruß
Volker
Stepdown_Schaltplan.png
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Stepdown_Layout.png
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