我們在進行硬件設計時,時常會遭遇一些尷尬的事情,反復確認了電路圖的設計完全正確,但是做出來的板子卻無法正常工作。找來找去查不出問題,最終,我們會懷疑Layout設計是否出了問題,其中在Layout中最容易出現(xiàn)卻很難確診的問題是“ 地彈 ”的問題。
? 何為“地彈”?
舉個例子:兩個人相約下午兩點在某地見面,兩人都準時抵達了目的地但是沒有成功接頭。為什么?因為兩個人所參考的時鐘不一致,一個人參考的是北京時間,而另一個人參考的卻是紐約時間。
此類問題在電路設計中就是“地彈”,“地彈”是指兩個地平面(系統(tǒng)的參考平面)之間有電壓差,當這個電壓差足夠大的時候,會導致系統(tǒng)的邏輯混亂。
**? **兩步避免在BUCK電路中出現(xiàn)“地彈”
1) B****UCK電路的典型Layout設計建議
*圖1 BUCK電路模型示意圖
如圖1所示,一個BUCK電路的最低配置是一套上下管(下管也可以是肖特基二極管),輸出電感與電容,還有輸入電容。
為了避免“地彈”,需要重視安裝芯片的旁路電容并正確的Layout。旁路電路的作用是保障DC/DC控制器內(nèi)部的邏輯電路正常工作。
注意:在某些場合,電路如果非常精簡沒有旁路電容,在Layout設計就需要將輸入電容考慮進來,讓其兼任旁路電容。
2)出現(xiàn)“地彈”的原因
圖2 關于地彈的一個實際案例
圖2是一個實際的關于地彈的案例,在檢查Layout設計時,不妨按照圖中的思路手繪一個走線的示意圖,然后再與圖1的標準模型比對,很多問題可以在設計時被避免。
這個設計的主要問題是:
1)沒有安裝旁路電容;
2)在沒有旁路電容的情況下,沒有將輸入電容Cin兼任旁路電容;
3)Snubber安裝位置不正確,沒有起到濾除噪音的作用;
4)輸入電容的地平面與芯片的地平面之間路徑不順暢,兩個地平面之間的阻抗經(jīng)實測約0.2毫歐。
雖然看起來兩個地平面之間的阻抗很小,但是經(jīng)實測只要負載電流大于500mA,芯片立刻進入保護模式而關斷。也就是說,雖然只有0.1毫伏(0.2mOhm*0.5A=0.1mV)的地彈也足以引起芯片內(nèi)部邏輯錯誤。
當然,對地彈的忍受程度因芯片設計而異,但是盡量減小地彈是對Layout設計的基本要求。
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