Forum: Platinen Speicherdrossel auf PCB gegenüberliegend machbar?


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von H. B. (communicator9)


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Geht um eine prinzipielle Frage zum PCB Layout.
Leiterplatte 4-lagig, eine Innenlage komplett GND, 3 Lagen Leiterbahnen 
aufgefüllt mit GND.
Leiterplatte wird Top und Bot Seite mit Bauteilen bestückt.
An einer Stelle der Leiterplatte muss ein Step-Down Converter einmal auf 
die Top Seite und einmal auf die Bot Seite bestückt werden.
(muss so sein - sonst kein Platz vorhanden)
Kann ich die beiden Speicherdrosseln (voll geschirmte SMD Drosseln) der 
Wandler gegenüberliegend auf Top und Bot setzen oder würden die sich 
durch die Leiterplatte durch gegenseitig magnetisch beeinflussen?

von Georg (Gast)


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H. B. schrieb:
> würden die sich
> durch die Leiterplatte durch gegenseitig magnetisch beeinflussen?

Das kommt ganz auf die Bauweise der Drosseln an, u.a. ob sie gut 
geschirmt sind, und welche Streuinduktivität sich ergibt. Drosseln mit 
flachliegender Spule könnte man um 90 Grad gegeneinander drehen. 
Ansonsten: ausprobieren. Auch wenn sich eine Beeinflussung ergibt, muss 
das ja nicht die Funktion des Schaltreglers stören.

Georg

von Pete K. (pete77)


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Ein Bild sagt mehr als tausend Worte ...

von M.A. S. (mse2)


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H. B. schrieb:
> Innenlage komplett GND,

H. B. schrieb:
> Speicherdrosseln (voll geschirmte SMD Drosseln)
Ich würde nicht vermuten, dass sich das gegenseitig stört (durch eine 
durchgehende GND-Plane schon gar nicht).


H. B. schrieb:
> 3 Lagen Leiterbahnen
> aufgefüllt mit GND.
direkt unter und dicht bei den Drosseln würde ich aber keine 
Leiterbahnen setzen (es sei denn unter eine GND-Fläche), da diese 
beeinflusst werden könnten.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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M.A. S. schrieb:
> Ich würde nicht vermuten, dass sich das gegenseitig stört

Zumal eine Speicherinduktivität ja relativ unempfindlich gegen
eingekoppelte „Signale“ ist: sie soll Energie speichern, irgendwas
mit 20 dB geringerem Pegel ist da völlig irrelevant.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Mehr Sorgen würde ich mir machen, dass die (meist nicht ganz leichte)
Speicherinduktivität auf der einen Seite nicht beim Löten der Rückseite
runterfällt.

von M.A. S. (mse2)


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Jörg W. schrieb:
> Mehr Sorgen würde ich mir machen, dass die (meist nicht ganz leichte)
> Speicherinduktivität auf der einen Seite nicht beim Löten der Rückseite
> runterfällt.

Das ist ein interessanter Punkt. Zur Not müsste man die Drossel, die 
zuerst gelötet wird, ankleben (was man natürlich nicht gerne macht, da 
mehr Aufwand=>mehr Kosten).

von H. B. (communicator9)


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Danke schon mal für die Antworten.
Ich werds einfach mal versuchen.
Ich werde unter den Drosseln auf keinen Fall Leiterbahnen ziehen, erst 
in der Lage die durch die GND-Lage abgetrennt ist.

von Scrat (Gast)


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H. B. schrieb:
> oder würden die sich
> durch die Leiterplatte durch gegenseitig magnetisch beeinflussen?

Das könnten sie selbstverständlich auch mit zwischenliegender 
GND-Fläche.
Und es ginge ggf. auch nicht nur um irgendeine leichte Beeinflussung, 
sondern evtl. um teilweise Aufhebung der Magnetfelder.

Da es aber geschirmte Drosseln mit in sich geschlossenem magn. Fluss 
sind, dürfte es egal sein. Und vermutlich ist es ja auch 1,6mm FR4, kein 
0,8er oder sowas.
Zu beachten ist da eigentlich nur noch die geringere mögliche 
Wärmeabgabe bei dieser Positionierung.

von 6a66 (Gast)


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H. B. schrieb:
> Kann ich die beiden Speicherdrosseln (voll geschirmte SMD Drosseln) der
> Wandler gegenüberliegend auf Top und Bot setzen oder würden die sich
> durch die Leiterplatte durch gegenseitig magnetisch beeinflussen?

Hallo H. B.
Versetze die ein bisschen dann sollte das klappen.
Wir haben z.B. auf der Unterseite zwei DCDC Wandler, dazwischen eine 
Schirmlage für die DC-DC (GND_DCDC flächig aber nicht im Durchzugspfad 
und nur über EINEN Punkt angebunden), dann eine GND-Lage, und dann auf 
der Oberseite emfpindliche Verstärker und Sensoren. Klappt bei uns.

rgds

von 6a66 (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> Mehr Sorgen würde ich mir machen, dass die (meist nicht ganz leichte)
> Speicherinduktivität auf der einen Seite nicht beim Löten der Rückseite
> runterfällt.

Kommt natürlich auf den "Klopper" an. Haben etwa 6x6 und 8x8 und die 
fallen nicht ab.

rgds

von M.A. S. (mse2)


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Scrat schrieb:
> H. B. schrieb:
>> oder würden die sich
>> durch die Leiterplatte durch gegenseitig magnetisch beeinflussen?
>
> Das könnten sie selbstverständlich auch mit zwischenliegender
> GND-Fläche.

Eine durchgängige Kupferlage hat eine (wenn auch nicht unendliche) 
Schirmwirkung auf ein zeitlich veränderliches Magnetfeld.

@TO:
By the way: bei welcher Frequenz sollen die Wandler eigentlich arbeiten?
Die Schirmung ist um so wirksamer, je höher die Frequenz ist.

von M.A. S. (mse2)


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Scrat schrieb:
> H. B. schrieb:
>> oder würden die sich
>> durch die Leiterplatte durch gegenseitig magnetisch beeinflussen?
>
> ...
> Und es ginge ggf. auch nicht nur um irgendeine leichte Beeinflussung,
> sondern evtl. um teilweise Aufhebung der Magnetfelder.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass (selbst ohne Schirm dazwischen) 
dieses in nennenswerter Weise auftritt. Kopplung auf empfindliche 
Leitungen: ja. Dazu könnten evtl. auch die Rückkopplungspfade der Regler 
zählen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Ich würde die Spulen direkt aufeinander legen, denn die tun sich in 
diesem Szenario in ihrer Funktion als Energiespeicher am wenigsten. Und 
weil die beiden nicht voneinander "geschirmt" werden müssen, würde ich 
auch das Kupfer unter der Spule weglassen, denn der am einfachsten zu 
beherrschende Störstrom ist der, den ich schon gleich gar nicht in die 
Masse einkopple.
Frei nach dem Motto: wo kein Störstrom auf der Masse herumvagabundiert, 
stört dieser Störstrom auch keine anderen empfindlichen Baugruppen. Wenn 
ich aber mal solche Wirbleströme auf die Masse eingekoppelt habe, dann 
finden die auch einen Weg irgendwo hin und stören irgendwas...

Sinnvollerweise sollte darauf geachtet werden, dass auch die Switchnodes 
der Schaltregler übereinanderliegen. Am schlechtesten ist es, wenn der 
Feedback des einen Reglers gegenüber dem anderen Switchnode ist. Das 
kann hübsche Effekte geben.

: Bearbeitet durch Moderator
von H. B. (communicator9)


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Die Wandler arbeiten mit 700kHz und 2 MHz
Ich habe das ganze jetzt sozusagen spiegelverkehrt aufgebaut.
Speicherdrossel über Speicherdrossel, IC über IC, EMV - T-Filter an 
beiden Ausgängen, extrem kompakt, fast nur Flächen, kurze Feedback 
Leitung, alles auf dem jeweiligen obersten Layer, nur viele kleine Via's 
zur Wärmeableitung unter die IC's auf GND Innenlayer und an die Bauteile 
die mit GND verbunden sind direkt am Bauteil.
Mal schaun ob das in der Praxis funktioniert :)

von Scrat (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> Eine durchgängige Kupferlage hat eine (wenn auch nicht unendliche)
> Schirmwirkung auf ein zeitlich veränderliches Magnetfeld.

Ist doch volltheoretischer Käse. Das gilt vielleicht ab 100MHz 
aufwärts...

Die Schaltregler haben weder die Frequenz, noch den Sinus, so daß das 
Kupfer daraus nennenswerte Wirbelströme zaubert und damit die Energie 
verheizt. Die Kupferlage bringt hier rein gar nichts, sie wirkt nur 
gegen elektrische Felder. Und selbst das nie so gut wie gewünscht, weil 
sie immer einen ohmschen Widerstand hat, im Gegensatz zu Kapazitäten, 
die auf sie wirken. Schon eine ganz kleine kapazitive Einkopplung lässt 
GND nicht mehr ganz GND sein.

von Amateur (Gast)


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Ich würde da kein Problem sehen!

Sind die Spulen halbwegs geschlossen, so wirbelt Eddi drinnen herum und 
nicht draußen. Sie beeinflussen sich also nicht merklich.

Hast Du Angst vor den Magnetfeldresten, so spare einfach den Bereich, 
genau unter den Spulen - kupfermäßig - aus. Leiterbahnen und somit 
Kupfer ist unter allen Spulen eher Mittelprächtig. Egal ob Leiterbahn 
oder Fläche.

Eine etwas schwerere Spule kopfüber würde ich schon eher als ein Problem 
ansehen.

von Magneto (Gast)


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Also ich habe schon oft Masseflächen direkt unter Schaltreglern in 
diversen Freuenzbereichen genutzt - alle immer mit komplett geschirmten 
Induktivitäten und auch mal 2 Stück in 2mm Abstand nebeneinander - 
bislang noch keine Probleme damit gehabt.

Was hier im Forum generell viele an Massefläche aussparen vorteilhaft 
finden kann ich da bei geschirmten(!) Induktivitäten nicht ganz 
nachvollziehen.

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