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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltreglerlayout mit LM2576


Autor: Alex N. (alex009)
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Hallo,

ich habe als Anhang einen Schaltplan und das zugehörige Layout eines 
Schaltreglers angehängt. Das IC ist der LM2576-5 also der 5V-Typ von 
ON-Semi (den liefert Reichelt zur Zeit).
Kann von Euch jemand etwas zur Qualität des Layouts sagen, bzw. 
Verbesserungsvorschläge nennen ?
Ich habe inzwischen gelesen, dass unter der Speicherspule keine 
Massefläche verlaufen darf. Das werde ich noch ändern.
Konkret habe ich keine Probleme, nur die Spannung bricht etwas ein. Ist 
das so normal ? Bei 3A wäre der Einbruch sicherlich noch höher. 
Vielleicht kann ich das Layout ja noch etwas optimieren (-:

Die gemessenen Ausgangsspannungen:

Ohne Last: 5,02V.
100mA: 5,00V
200mA: 4,98V
500mA: 4,96V
750mA: 4,95V
1A:    4,93V

Da der Test-Trafo bei höherer Belastung einbricht kann ich nur bis 1A 
messen.
Da ich eine relativ kleine Spule zusätzlich zur Glättung eingesetzt 
habe, fallen auch an L7 ein paar mV ab. Dies ist mir bewußt.


Grüße Alex

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Das Layout ist IMHO ok so. Die kritischen Punkte sind beachtet (Pfade 
mit hoher Stromänderung so inderinduktiv wie möglich).
Evetuell den Knoten an TP1 etwas kleiner machen (kapazitive Abstrahlung 
reduzieren). Den Abgiff für den Feedback-pin könnte man direkt zu + von 
C2 ziehen, brigt aber warscheinlich nicht mehr viel.

Wegen dem Spannungseinbruch: 1%, ich wär zufrieden.

Grüße, Andreas

Autor: Alex N. (alex009)
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Hallo Andreas,

Du meinst sicher TP2. FB-Leitung direkt an + von C2 ist besser, stimmt.
Jedoch habe ich ja eine relativ breite Leiterbahn verlegt.
Ist die kapazitive Abstrahlung hinter der Speicherspule ein großes 
Problem ?
Für die Flanken habe ich ja einen Kerko C4 direkt am IC vorgesehen.

Ich hatte mir noch überlegt, die Verbindung L7, C2 und L1 alternativ als 
Fläche auszuführen. Dann wäre die Feedbackleitung noch etwas 
niederohmiger angeschlossen. Wäre das schlechter in Bezug auf 
Störstrahlung ?

Grüße Alex

Autor: Alex N. (alex009)
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Ich glaube jetzt habe ichs verstanden.
Du meintest tatsächlich TP1. Das Problem dabei war, dass ich dann die 
Spule hinter das IC setzen müsste. Aus diesem Grund habe ich mich für 
die längere Leitung entschieden.

Autor: Simon L. (simon_l)
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Hi,

am idealsten wäre es natürlich wenn man die Spule direkt am LM auf der 
Unterseite montieren würde. Klar ist eher nicht machbar ;)

Ich würde die beiden Leitungen zur Spule als Fläche ausführen, wie du 
bereits sagt je niederohmiger desto besser. Drehe C2 vllt noch mit dem + 
Anschluss nach unten und L7 waagerecht, dann wird der Strompfad zwischen 
L L und C noch kürzer. Vllt würden meherere 4µ7 Caps noch etwas bringen, 
einfach mal vorsehen, muss man ja nicht bestücken. Wenn es geht (PCB 
homemade?) würde ich an C4 noch 2-3 0,5mm Vias nach GND hängen.

Gruß Simon

Autor: MaWin (Gast)
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L7 ist für den Job nicht so geeignet
und irgendwie finde ich D1 nicht.

L7 hat eine zu hohe Koppelkapazität,
am besten eine Stabspule bei der der
Draht mit Abstand gewickelt wurde
2 Drähte nebeneinander aufwicklen,
einen wieder abwickeln).

Reichelts 77A 33µ läge am nächsten.

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Vorneweg: die "Komentare" die ich gegeben hab, sind eher akademischer 
Natur, sicher ist die Zeit dafür an anderen Stellen der Schaltung besser 
investiert.

Nein, ich meinte TP2, denn an dem Punkt ändert sich die Spannung am 
schnellsten. TP1 ist nach der Drossel, spannungsmäßig ist da im 
Vergleich nix los.

Die Feedbackleitung muss nicht niederohmig sein, wozu auch? 200µ Breite 
reichen vollkommen. Nur Einkoppeln sollte so wenig wie möglich, deshalb 
weg von der Spule L1. Außerdem sollte sie so nah am Ausgang wie möglich 
die Spannung abgreifen, um alle Spannungsabfälle dazwischen kompensieren 
zu können. (Hinter L7 allerdings nicht, denn das könnte den Regler aus 
der Bahn werfen)

Den Knoten an TP1 flächig zu machen hat Vor- und Nachteile. z.B. 
erleichtert eine niederinduktive Verbindung auch das Auskoppeln von 
Störungen. Macht aber bei dir IMHO keinen Unterschied mehr, da an L7 
sowieso nicht viel vorbeikommt.

Autor: Andreas R. (rebirama)
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mit L7 hat Mawin warscheinlich recht,
Mit dem "Durchkoppeln" durch die parallelkapazität von Spulen hab ich 
mich bisher in der Praxix nicht beschäftigt. Wenn man ein PC-Netzteil 
öffnet, werden für diesen Zweck aber definitiv die von MaWin erwähnten 
Stabdrosseln verwendet.

Autor: A. K. (prx)
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Wobei man bei einer Stabkerndrossel wieder auf die Feedback-Leitung 
achten muss. Das Streufeld solcher Drosseln hat eine erheblich grössere 
Reichweite.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Ich hab den LM2576 eigentlich als extrem gutmütig in Erinnerung:
Einfach drauf auf die Streifenraster-Platine und läuft...
Wobei mir natürlich EMV + Ripple + Lastausregelung relativ wurscht 
waren.

Autor: Alex N. (alex009)
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Ich habe das Layout nochmal etwas geändert:

- Die Leitung zur Speicherspule bekomme ich nicht kürzer, ohne alles 
umzustellen. Dann klemmts aber an der anderen Seite (-:

- Die Feedbackleitung geht jetzt auf eine Fläche.

- C2 habe ich gedreht.

- Mehrere Kerkos parallel (übereinander gelötet) werde ich mal bei 
Gelegenheit testen.

- C4 ist jetzt auf die Unterseite gewandert -> bessere Masseanbindung

- Die Massefläche unter der Spule habe ich entfernt damit nichts 
einstreut

- Die Stabspule ist bestimmt besser, über die Wicklungskapazitäten habe 
ich mir bisher noch keine Gedanken gemacht. Die 77A ist aber auch in 
mehreren Lagen gewickelt. Allerdings ist die 77A auch fast doppelt so 
groß und aus diesem Grund habe ich die L_PISM dringelassen. Ich denke, 
eine (geringere) Verbesserung der Rippelspannung erhalte ich auch so.

Ich glaube so sieht das Layout wirklich gut aus.
Vielen Dank an alle für die Tips.

Grüße Alex

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Thermals entfernen! Wenn du die Spulen mit nem normalen Lötkolben 
anlöten willst, würde ich mal das Footprint anpassen (Lötpads nach außen 
länger machen).

Autor: Simon L. (simon_l)
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Hi,

ich würde auch noch die Thermals bei den beiden Flächen an der Drossel 
ausschalten. Und den 4µ7 auf die Unterseite bringt nicht wirklich was, 
jetzt ist die + Anschlussleitung der Engpass ;) oder sehe ich das auf 
den Bild falsch? Und wenn ich des Bild so sehe frage ich mich ob die 
Idee mit C2 drehen doch so gut war. Da hab ich wieder den Massepfad 
nicht bedacht, also doch waagerecht, sry.

Gruß Simon

Autor: Alex N. (alex009)
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Hallo Simon,

Ja, C2 drehen hat nicht viel gebracht, aber da die Masse eine Fläche 
ist, denke ich, dass es so schon ok ist, oder ?
C4 (4µ7) auf der Unterseite ist über den relativ dicken Elkoanschluss 
angebunden, der kann mehr als 2 Vias. Ich habe die blaue Leitung zu C4 
jetzt auf 66 mil geändert.

Autor: Simon L. (simon_l)
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Hi,

so wie ich das gelernt habe ist es nicht egal. Der Strom verteilt sich 
zwar auf der Fläche besser, aber es gibt immernoch ein Stromgefälle, 
d.h. die Stromdichte auf der Fläche ist nicht homogen (Weg des 
geringsten Widerstands). Die Vias sollten eine möglichst kleine 
Induktivität haben, deshalb sind viele kleine besser als ein großes.

Selbst bei so einem "einfachen" Aufbau sieht man wieder warum man uns 
bei dem Seminar von Linear-Technology empfohlen hat Schaltwandler auf 
4-layer PCB's zu bauen. Da kann man die Leitungführung einfach viel 
besser ans Optimum bringen. Aber egal, ... ;)

Hast du schonmal versucht den LM nach links und die Spulen und den Cap 
auf die rechte Seitze zu plazieren?
Mal laut gedacht: C1 mittig vor den LM, L1 L7 C2 C4 nach rechts 
schieben, L7 und C2 tauschen, + von C2 als "insel" in der Massefläche, 
L7 und C8 würden näher zusammen rücken -> besseres Filter, fertig 
gedacht.

Gruß Simon

Autor: Alex N. (Gast)
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Hallo Simon,

ich habe momentan leider wenig Zeit hier weiter zu machen. Beim nächsten 
Projekt werde ich das alles berücksichtigen, vielen Dank für die vielen 
Tipps !

PS: Das nächste Projekt, dann mit dem LM3150 wartet schon. Das ist ein 
Simple Switcher von National und der geht bis 1MHz. Hier kommts dann 
wohl doch sehr auf ein gutes Layout an.

Grüße Alex

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