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2018年12月6日DC / DC
这次是关于接地配线的设计。接地配线由于是许多零件各自所必要的配线,因此必须考量其设计。此外,如各项中所说明的,DC / DC转换器电路中,分离与控制电路联接之输出电压的反馈等讯号系统,和开关大电流的开关(电源)系统非常重要,这在接地配线方面亦同。
类比小讯号接地(AGND)和电源接地(PGND)
接地(地)在电位方面虽然是等电位(电位),不过若是类比讯号(模拟信号)和数位讯号(数字信号)混合的电路(近来大多如此)则须采取类比接地和数位接地个别设置使数位讯号杂讯不会传导至类比讯号的方法。开关电源电路(不限于DC / DC转换器)的思考方式亦同,例如,线路电压値与输出精度有直接关系的反馈路径必须考量使开关节点杂讯的影响降低至最小限度。
名称应该有好几个,不过在这里我决定将讨厌类似反馈路径杂讯的线路相关接地称为类比小讯号接地(AGND),将开关节点等开关大电流的线路相关接地称为电源接地(PGND)。
最重要的一点是,AGND和PGND必须分离。理由在于,虽然同样是电位且最后将进行联接,不过必须将因开关致使大电流回流的GND和控制讯号的GND分开以防止干渉。
其次,PGND基本上以串联方式配置于顶层(图8左)。不过,有时候会因零件配置等关系无论如何也无法串联。此时,若分割PGND透过导孔利用背面或内层联接(图8右)的话,有可能因导孔的阻抗或电感影响而增加损失或使杂讯悪化,因此请以实机充分验证。
接地平面(接地平面)
接地平面意思是具有某程度面积的GND配线,不过首先必须理解的是,接地平面设置于背面或内层基本上目的在于减轻DC损失,防护,散热,GND终究只是辅助性角色。
在多层机板上将接地平面配置于内层或背面时,必须注意与较多高频开关杂讯之输入或二极体之PGND的联接。如图9所示,若第3层有共同接地(公共接地),第4层有讯号接地时,其与PGND之联接在较少高频杂讯之输出电容附近的PGND进行。请勿在较多杂讯的输入或二极体附近的PGND进行联接。
倘若第2层有用来减轻DC损失之PGND平面时,则必须藉由多数导孔将顶层(顶层)的PGND和第2层联接,使PGND的阻抗变小。
此外,想必大家都知道,多数的DC / DC转换器IC备有AGND(SGND)和PGND两个GND端子。理由完全相同,这是因为在IC内部也已经将讯号系统和开关(电源)系统分离的缘故。而且同様由于必须是相同电位,因此最后会进行联接.IC的AGND和PGND以1点进行联接非常重要,最佳联接点请参考数据表的设计资讯等。
·AGND和PGND必须分离,保护地基本上不分割且配置于顶层。
·分割地线后透过导孔在背面联接时,将因导孔的阻抗或电感影响而导致损失或使杂讯悪化。
·共同接地或讯号接地及保护地的联接在开关杂讯较少之输出电容附近的保护地进行。