Blandade frågor om PCB-design, Ny fråga/kort s5 - jordplan

[limpan4all]

Jag har inte sett något i tråden om in och utspänning eller om utström (har jag missat den informationen?).
Det jag är orolig för är ett fenomen som kallas DC bias hos keramiska kondensatorer. Den valda keramen har bara 50% av nominell kapacitans vid 10V...

[Magnus_K]

Helt rätt. Det har inte varit mycket prat om det.
Denna kretsen gör jag mest för att lära mig nu men kommer ändå försöka hamna nära den slutgiltiga. Tänkte ha det för att mäta på också.

Kraven jag har på den slutliga kretsen är inspänning 3,2-4,3VDC och utspänning 5-5,5VDC. Så hög effektivitet som möjligt med en utström kring 5-10mA.
Jag ska leta fram en lite lämpligare IC när jag verkligen vet utström och spänning.

Kondingarna valde jag för att databladet sa keramiska X5R, vilket står på inköpslistan.

Det där med DC-bias tror jag Dave hade ett avsnitt om så ska kolla på det igen för att få en liten uppfräschning.

[limpan4all]

DC-bias är ett lustigt fenomen som tillverkarna hanterar dåligt kondensatorerna blir sämre för varje generation....
Med 5-10mA utström så är det ett icke-problem och inget du behöver bry dig om.

[Magnus_K]

För ett tag sedan kom korten.
Tror det blir skitbra men nervös inför lödningen. Yttermåtten är 21 x 9 mm.
Inväntar alla komponenter som bör dyka upp inom en vecka.
Återkommer när korten är färdiga och testkörda!

Front.jpg

Back.jpg

[Magnus_K]

Japp, då var det klart!

IC:n gick skitbra att löda genom att först lägga ett tunt och jämnt lager lod på groundpad:en, lägga på IC:n med rikligt med fluss, sen köra in den minsta spetsen jag hade genom vian och se hur vackert den rätade upp sig och "sög fast".
Efter det gick resten galant.

Som ni ser anammade jag Klas-Kenny tips (tror jag det var) och inte bara förlängde IC:ns paddar utan förstorade även footprinten till induktorn för att underlätta handlödning.
Har aldrig lött ytmonterat innan och vet inte hur ni brukar göra men jag blev alldeles nervig av alla små 0805:or som låg huller om buller så det fick bli en liten ask för att hålla ordning under lödningen.

Kortet fungerade kanon direkt. Så länge jag ligger mellan 1,5 - ~5V så har jag någonstans mellan 5,00 till 5,09. Detta varierade lite på både inspänning och belastning.
Det jag kunde läst mig till direkt men som nu blev en liten besvikelse är ripplet på utgången. Ca 100mV vilket är mycket tycker jag.
Kommer fortsätta att mäta effektivitet och lite olika filter för att få ner ripplet till i alla fall 10mV.

Tack ska ni ha alla som hjälpt till. Ni är fantastiska!

Ps. Finns det något intresse av gerberfiler, Diptracefiler, BoM eller annat så är det bara att säga till! Ds

Ursäkta mina dåliga mobilbilder...

Ordning_och_reda.jpg

Färdigt.jpg

Rippel.jpg

[Klas-Kenny]

Vad har du för belastning vid den oscilloskopbilden?
Tycker det är lite lustigt för om inte min hjärna är allt för trött innan morgonkaffet har du en switchfrekvens på runt 40 kHz? Enligt databladet verkar den aldrig skulla gå under ~800 kHz, vilket skulle minska ripplet ordentligt.

[Borre]

Den använder antaligen något som brukar kallas pulse skipping eller burst mode, troligen det senare eftersom det är en linear-krets (har inte möjlighet att kolla databladet). Kollar man på den stigande delen i vågformen ovan så ser det ut som den switchar runt 5-6 gånger, en "burst" alltså. Den triangelformade vågformen bilden visar är med andra ord inte en switchcykel utan flera.

[Magnus_K]

@Klas-Kenny:
Väl noterat!
Har inte hunnit göra några vidare mätningar än men belastningen vid den mätningen var ~10mA.

Det är precis som Borre säger att denna kör sk Burst-Mode och "burstar" upp spänningen.
Jag gjorde en snabbmätning med skrikande barn i famnen och nedan blev resultatet. Även detta med ca 10mA belastning.
Utklippet ur databladet visar också nästan exakt de värden jag har.

Stämmer skopets mätning så ligger alltså switchfrekvensen kring 1,6MHz men som sagt, gjorde bara detta snabbt så inte säkert att det stämmer exakt.

Tyvärr finns det nog inte annat än att hänga på en ytterligare större utgångskonding, eller?

One_cycle.jpg

Burst.jpg

Datasheet_burst.JPG

[superx]

Ibland sätter jag dit lite extra kondingar, ev. med olika footprint, så blir det lättare att testa sig fram till vad som behövs.

I det här fallet kan du dock byta kondingen mot en 10ggr så stor med samma footprint, så ingen katastrof.

[Magnus_K]

Hehe

Original satt det en 4,7µF på utgången men bytte ut den mot den största 0805:an jag hade, som tyvärr bara var en 10µF.
Ändå gick ripplet ner till ~50mV

Ska ändå göra en Swech och en ELFA-beställning i dagarna så det får bli lite större kondingar också. Återkommer med resultat

[Magnus_K]

Jo. Tänkte slänga in en ny fråga då tråden fortfarande är lite vid liv.

Har suttit och knåpat på ett kort enligt nedan och är lite fundersam kring "copperfills" och jordplan. Är det acceptabelt att göra som jag gjort här att ha en copperfill på en sida som är +5V och den andra som är 0V?

Måste också fråga om ni tror den stora +5V-fillen jag gjort under IC:n är av någon nytta när det kommer till kylning? Lade till den i förhoppning att den kanske leder bort lite värme.

Top_Pos.JPG

Bottom_Neg.JPG

[superx]

Ja, men inget jag skulle rekommendera. Poängen med ett jordplan är att induktansen är låg. För att detta ska ske krävs breda, och framförallt, många vägar för strömmen att gå. Detta är svårt att uppnå på ett lager, men kan bli ok om man använder två lager och vior mellan dessa. Om det blir stora avbrott och omvägar på ena sidan är det bra om planet fortsätter på andra sidan.

[Magnus_K]

Hör vad du säger superx.

Jordplanet på bottenlagret tror jag att jag behåller men +5V-fillen fyller alltså inte direkt stor funktion?

Hur hade ni gjort för att förbinda dessa punkter (de röda)? Gissningsvis hade ni inte satt er i liknande situation utan designat ett bättre kort från början, men till frågan. Om jag förbinder dessa punkter med en enda trace (lik en orm runt kortet), vad medför det för nackdelar?

5V_trace.JPG

[tecno]

Jag hade behållit ditt första upplägg och modifierat dragningen under IC:n för att maximera kopparytan därunder, du vill ju ha mera 'kylning'.

[superx]

Svårt att råda när man inte vet vad det är för krets det handlar om, men generellt så skulle jag ha fyllt båda sidorna med jord och satt vior mellan här och var. Dessutom skulle jag försökt placera avkopplingskondingen precis bredvid jord och matning till kretsen, för att minimera strömloopen. Beroende på vad kretsen gör kan detta naturligtvis vara helt meningslöst också.