Masse bei Stepdown (AGND)

[Hauptschul-Ing. (Gast)]

Ich habe eine Frage zu dem abgebildeten Layout eines Stepdown Wandlers. 
Die untere Lage ist nahezu komplett Masse.
An PGND ist die Masseanbindung mit vielen Vias geregelt. Meine Frage 
bezieht sich auf die Analogmasse AGND. Soll ich diese ebenfalls 
durchkontaktieren um eine bessere Anbindung zu erhalten oder ist es 
besser wie es jetzt ist mit einer Art Masseinsel die nur um PGND herum 
angebunden ist ? Hauptsaechlich geht es darum den Feedback Eingang 
richtig zu versorgen, nicht dass durch unguenstige Massefuehrung ein 
unnoetiger Spannungsripple entsteht.

Wie zu sehen ist wurde auch C3 (Eingangspuffer) von der IC Masse 
abgetrennt um einen saubereren Massefluss zu erreichen.

[Kai Klaas (Gast)]

Ist das das vom Hersteller empfohlene Layout? Einige Vias im Bereich von 
Lötpads kommen mir etwas grenzwertig vor. Außerdem fehlt da doch 
einiges? Wo sieht der Feedback-Widerstand denn die Ausgangsspannung? Wo 
ist der Ausgangskondensator? Auch die Unterbrechung der Massen von C3 
und PGND kommt mir idiotisch vor. Man würde niemals ohne wirklich guten 
Grund die Massefläche durchtrennen, da das immer die mit Abstand 
niederohmigste und niederinduktivste Verbindung zwischen zwei Punkten 
ist. Sehr sehr merkwürdig...

Kai Klaas

[Hauptschul-Ing. (Gast)]

Natuerlich ist es NICHT das Layout des Herstellers. Schoen waers wenn 
einem da schon alles abgenommen werden wuerde.
Im Bild sind alle Elemente des Schaltreglers enthalten. Die Spule 
verlaeuft von Pin SW nach Vout
C1 und C2 sind die Eingangs/Ausgangs-C des Schaltreglers. Die Feedback 
Leitung verlaeuft auf der Unterseite und wird am Ausgangspin abgegriffen 
(Vout). C3 ist nicht Bestandteil des Schaltreglers, deshalb auch 
abgetrennt.

[... (Gast)]

Stromlaufplan?
IC-Bezeichnung?
Leiterbahnführung auf der Unterseite?
Sorry, aber meine Glaskugel ist gerade zur Reparatur.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

> C1 und C2 sind die Eingangs/Ausgangs-C des Schaltreglers.
Die sehen mir (verglichen mit der Spule) irgendwie klein aus...

Warum drehst du den C3 nicht um 180° nach oben?
Was ist das für ein IC? Ist da die Freilaufdiode schon mit drin?

[Andy N. (Gast)]

Wenn C3 nicht zum Schaltregler gehört, ist das ganze schon etwas seltsam 
aufgebaut.
Wenn du keine allzu großen Platzsorgen auf dem Board hast, dann Layoute 
für den kompletten Schaltregler doch einfach eine eine eigene 
Massefläche, die mit der restlichen Massefläche nur am Ein&Ausgang des 
Schaltreglers verbunden ist. So werden die hochfrequenten 
Stör&Rippelströme des Schaltreglers lokal gehalten(EMV).
Zudem erscheint mir das Verhältnis Spule und Kondensatoren nicht ganz 
stimmig.
Wenn du ein paar genauere Daten lieferst kann dir auch besser geholfen 
werden.

[eProfi (Gast)]

Ich würde generell so viel Kupfer wie möglich drauf lassen, damit die 
Wärme gleichmäßig verteilt wird.
Also links vom IC und unter der Spule. Mehr Vias unter dem IC, dafür 
weniger daneben (mit dem Bestücker abklären, was er dazu vorschlägt).

Mehr Cs parallel am Ausgang --> ESR sinkt.
IC um 90° nach links gedreht  mit C3 Platz tauschen --> FB-Leitung wird 
kürzer.

Berichte uns bitte, wie das Layout aussieht, wenn es fertig ist (und in 
Produktion geht?).

Weitere benötigte Angaben sind Vout und Iout.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

> so viel Kupfer wie möglich drauf lassen
> damit die Wärme gleichmäßig verteilt wird.
> Also links vom IC ...
Soweit passt das.

> ... und unter der Spule.
Dort sollte nichts sein, was irgendwelche Wirbelströme auffangen könnte 
und dann als Antenne wirken kann. Kurz: unter der Spule keine Leiterbahn 
und keine Masse.

[Kai Klaas (Gast)]

Hallo Lothar,

>Dort sollte nichts sein, was irgendwelche Wirbelströme auffangen könnte
>und dann als Antenne wirken kann. Kurz: unter der Spule keine Leiterbahn
>und keine Masse.

In dem Beispiel-Layout aus dem Anhang hat man die Kupferfläche bis unter 
die Spule gezogen...

Kai Klaas

[Hauptschul-Ing. (Gast)]

Erstmal danke fuer die Anregungen auch wenn nicht alle in die gleiche 
Richtung gehen (z.B. Masse unter Spule).

Das Layout ist platzkritisch, es sind auch nicht alle Elemente gezeigt 
um die Verwirrung nicht noch zu erhoehen.

Die Frage bezog sich auf die Massefuehrung. Sowohl Spule als auch 
Ausgangskondensator(en) sind bedacht und dimensioniert - glaubts mir 
einfach.

Folgende Ueberlegung hat mich zum Auftrennen der Masse am IC bewogen:
- momentan wird der Strom zu PGND ueber die Via-Flaeche links vom 
Schaltregler gefuehrt. Er geht auf der Unterseite zu den Vias an den GND 
Anschluss. AGND fuer den Feedback wird an PGND unter dem IC angebunden, 
also nicht vom Strom durchflossen.
- wird AGND mit Vias auf die Unterseite oder mit Masse von C3 verbunden 
ist meine Vermutung dass der Strom von PGND nicht mehr ueber die Via 
Flaeche geht sondern ueber die AGND Anbindung

Kann natuerlich sein dass ich da einen Denkfehler habe, deshalb die 
Frage. Das Layout war urspruenglich einseitig vielleicht verursacht dies 
auch noch einige Schierigkeiten bei mir.


Weitere Angaben:

- Diode ist im IC enthalten
- Vin = 12V, Vout = 5V

[Kai Klaas (Gast)]

>Folgende Ueberlegung hat mich zum Auftrennen der Masse am IC bewogen:

Schön für dich, aber solange ich den Chip nicht kenne, ist das ganze 
Nachdenken völlig für die Katz!

Ich will nach Hannover fahren. Jetzt stehe ich an einer Kreuzung. Fahre 
ich links oder rechts?

Kai Klaas

[Andy N. (Gast)]

Kai hat Recht. Es macht doch einen wesentlichen Unterschied ob dein 
Schaltregler mit 200kHz oder 2MHz läuft, und ob er 0.1A oder 2.5A 
treiben muss!
Wenn das Layout vorher einseitig war, kannst du es getrost in die Tonne 
treten und beim 2 seitigen alles besser machen.
Also her mit den Daten...

[... (Gast)]

Kai Klaas schrieb:
> In dem Beispiel-Layout aus dem Anhang hat man die Kupferfläche bis unter
>
> die Spule gezogen...

Ja, und widersprechen sich bezüglich ihres Layouts im nächsten Satz:

"Allowing the inductor flux to intersect sensitive feedback,
IC ground path, and Cout  wiring can cause problems."

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

>> In dem Beispiel-Layout aus dem Anhang hat man die Kupferfläche bis unter
>> die Spule gezogen...
Aber wenigstens nicht die Feedback-Leitung  :-o

> Ja, und widersprechen sich bezüglich ihres Layouts im nächsten Satz:
Allerdings möchte ich die Qualität des Layoutvorschlags auch im Punkt 
Feedback in Frage stellen: die Feedback-Spannung wird genau zwischen 
Spule und Ausgangskondensator abgenommen. Das müsste nicht sein. Eine 
Drehung des Ausgangs-C um 90° kommt ohne zusätzlichen Platzbedarf dem 
Ideal näher.

Zum Thema Kupfer unter der Spule:
Ich würde sowas bestenfalls bei komplett geschlossenen Spulen machen, 
niemals bei so einer offenen, wie sie in dem Bild oben eingesetzt ist...

[Kai Klaas (Gast)]

Hallo Lothar,

>Allerdings möchte ich die Qualität des Layoutvorschlags auch im Punkt
>Feedback in Frage stellen:

Was da teilweise als "recommended layout" kursiert, ist oft derart 
lachhaft, daß man sich wirklich an den Kopf langt. Den letzten Knaller 
dieser Art habe ich bei Analog Devices gesehen, wo sie bei einem 
GHz-OPamp im SOT23-5 Gehäuse den äußerst empfindlichen "-" Eingang über 
das halbe Eval-Board geroutet haben.

Kai Klaas

[Hauptschul-Ing. (Gast)]

Ich habe in das Layout mal die Schaltfunktion des Reglers eingezeichnet.

Schaltfrequenz 500kHz, Ausgangsstrom 2-3A. Feedback Leitung verlaeuft 
nicht unter der Spule oder dem IC.

[Kai Klaas (Gast)]

Nenne den Chip, oder ich bin draußen...

Kai Klaas