Непарна схема друкованої плати для регулятора напруги


23

Я інженерно-конструкторська плата, яка має Xilinx Spartan 3E FPGA, з VCCAUX живиться від 2,5-вольтового регулятора. Нижче розміщена схема друкованої плати для регуляторної частини ланцюга, і щось здається мені дуже рибним.

введіть тут опис зображення

Вибачте за жахливу пікселізацію, це була найвища роздільна здатність, яку я міг отримати із наявним обладнанням. Так чи інакше, компонент SOT23-5 з маркуванням "LFSB" є лінійним регулятором напруги Texas Instruments LP3988IMF-2.5 . Я відстежив схему нижче з макета дошки:

введіть тут опис зображення

Можливо, ви вже помітили джерело моєї плутанини: я поняття не маю, чому вони розмістили б резистор 316 Ом прямо на виході 2,5-вольтового регулятора. Все, що потрібно - це витратити 7,9 міліампер. Я, здається, не можу знайти жодної причини для цього. Мені цікаво, чи це недолік дизайну, і цей резистор насправді повинен бути підключений до штифта PG замість заземлення. Я тричі перевірив оригінальну друковану плату, і вона, безумовно, підключається до землі і PG-контакт не пов'язаний ні з чим. Якщо це помилка, проте, це пояснить, чому вони використовували окремий слід на нижній стороні резистора, а не підключати його до мідного ґрунтового наливу, що знаходиться саме там. Я також цікавився, чи може регулятор вимагати мінімального навантаження, щоб підтримувати стабільний вихід, але це не так для цього регулятора. Немає мінімальних вимог до навантаження. Я також розглядав можливість того, що він повинен був повільніше виводити VCCAUX для цілей послідовності для FPGA, але читання даних цього тексту, схоже, не підходить - немає чітких правил послідовності живлення Spartan 3E.

Чи може хтось придумати причину, чому хтось навмисно розмістив би резистор 316 Ом прямо через вихід регулятора 2,5 В? Я вважав, що це може бути резистор вимикача для вихідного конденсатора, але здається, що це занадто низьке значення для цього.

EDIT: Можливо, ця додаткова інформація допоможе. Лист даних Spartan 3E визначає, для чого використовується VCCAUX:

VCCAUX: Допоміжна напруга живлення. Постачає цифрові годинникові менеджери (DCM), диференційні драйвери, спеціальні штифти конфігурації, інтерфейс JTAG. Вхід в ланцюг скидання живлення (POR).


Ви впевнені, що один кінець резистора заземлений? Цей регулятор навіть не вимагає, щоб мінімальне навантаження залишалося стабільним.
brhans

Я абсолютно впевнений, що нижня сторона резистора заземлена. Я забув зазначити, що я також розглядав вимоги до мінімального навантаження, але, як ви зазначили, це не стосується цього регулятора.
DerStrom8

1
Я підозрюю, що це стосується регулятора, який не забезпечує захисту від зворотного струму. Він вибраний емпірично, щоб усі конденсатори, підключені до вихідного розряду швидше, ніж очікується падіння вхідної напруги під час відключення живлення.
Фотон

1
@TimWescott Ні, 2,5 В тільки переходить на штифти VCCAUX FPGA, а VCCAUX не використовується для живлення вводу / виводу.
DerStrom8

1
@Justme Так, я це виміряв. Код на резисторі - 49А. Стандарт EIA-96 використовується для кодування 1% SMD-резисторів, який складається з числових кодів 1-96 з наступною літерою A / B / C / D / E / F / H / R / S / X / Y / З. Числовий код вказує на значення, а літера вказує на множник. У цьому випадку "49" відповідає "316", а "А" відповідає множнику "1". Тому значення становить 316 * 1 = 316 Ом.
DerStrom8

Відповіді:


36

Я б зробив таку ж конструкцію, щоб зменшити динамічну та статичну помилку регулювання навантаження.

Деталі з причин очевидні в аркуші.

  • подивіться на динамічну помилку регулювання навантаження та помилку регулювання кроку введення.

  • Я можу лише здогадуватися, який бюджет помилок мав на увазі дизайнер, але для кожного LDO характерно вищевказані відповіді, хоча цей FET LDO має виняткову низьку потужність і напругу випаду.

    • Похибка 5mV {вхідний крок = 0.6V} з кроком навантаження 1mA , помилка 200mV з кроком навантаження 150mA *
    • похибка регулювання статичного навантаження оцінюється лише вище 1 мА як 0,007% / мА. Це означає, що вона гірша нижче 1 мА та покращується при манекені 7,6 мА на задоволення дизайнерів. Він також покращує помилку регулювання динамічного крокового навантаження вище. *

Цей 1mA забезпечує час падіння приводу Gate для прискорення реакції. 7,6 мА ще краще, якщо зменшується віддача вище цього.

  • статична помилка регулювання навантаження пов'язана лише з RdsOn PFET, що використовується в LDO, поділений на його внутрішнє посилення циклу. Це справедливо для будь-якого регулятора напруги, будь то FET або BJT. Але нескінченний коефіцієнт посилення циклу може збільшити помилки стабільності або більше дзвінка при певному навантаженні, (ESR, C), тому це кінцеве.

Рибний? У жодному разі


6
Ви теж отримаєте більше досвіду. У мене 40 років цього.
Тоні Стюарт Сунніскігуй EE75

2
Або подумайте про ступінчасте навантаження як мийку крокового струму та про напругу LDO як про джерело напруги з обмеженням GBW. ЦЕ ЗАВЖДИ обмежує швидкість скорочення в будь-якому лінійному приводі і навіть навантажувальному навантаженні Logic IC pF. Цей коефіцієнт затримки або скорочення зворотного зв'язку призводить до помилки +/- збіг на посилення вихідної напруги + або зменшення струму навантаження. це стандартний тест на стабільність для будь-якого регулятора напруги. ВЧАСНО Зроблено на 10% до 100% до 10%, щоб дати кращі результати, ніж 0 до 100%. Тому попередньо завантажте, якщо фактичне навантаження становить 0 статичних та високодинамічних.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

2
це залежало від чинних коефіцієнтів гребеня та стійкого навантаження (uA). відсутнє магічне число в аркуші, але я вважав би 5% максимальний номінальний струм як попереднє завантаження в якості вихідної точки, тоді підтверджую всі джерела помилки регулювання (статичні, ступінчасте джерело V та ступінчасте навантаження I), щоб отримати одне з найкращим запасом для варіацій частково GBW. Це обов'язкове занепокоєння для мобільних пристроїв з низькою потужністю Rx і високою потужністю Tx, але мінімізують витрачену потужність для того, щоб досягти стабільності ВЧ під час розриву носія. здається, дизайнер має таку ж мудрість, як 5% 150mA - це що?
Тоні Стюарт Сунніскігуй EE75

3
@ SunnyskyguyEE75 "Помилка 5mV з кроком навантаження 1mA, помилка 200mV з кроком навантаження 150mA" - я бачу відповідь на крок навантаження 150mA на рисунку 15/16 таблиці, але де ви знайдете відповідь на крок навантаження 1mA помилкою 5mV? Я
прочесав

3
Good Eye @marcelm Насправді це було рядком 9.2.3 на кроці +/- 0.6V, тоді "помилка 5mV з навантаженням 1mA,
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

5

Як уже запропоновано в деяких інших коментарях, резистор 316 Ом розміщений там, щоб дозволити ланцюгу регулятора напруги деяку здатність занурювати деякий струм у випадку, якщо 2,5V-рейка отримає деякий витік з рейки більш високої напруги. Цей витік, як правило, призводить до того, що вихід регулятора вимикається і піднімається вгору і переходить до більш високої напруги. Дизайнер робить проектний компроміс між тим, наскільки здатність раковини дозволяє передбачити кількість додаткового навантаження, яку резистор розміщує на регуляторі напруги.

Умови витоку можуть існувати під час ввімкнення та відключення живлення послідовних складних напівпровідникових приладів, а можливість мийки може бути важливою для того, щоб все контролювати.

У деяких випадках регулятор напруги може мати особливість, яку називають блокуванням напруги, яка вимикає регулятор, якщо вихід занадто сильно зростає. Це може завдати шкоди для роботи системи, особливо якщо контрольний штифт індикатора потужності (PG) контролюється для управління ланцюгом регулятора напруги на складній платі. Поточний резистор раковини може відігравати роль запобігання несподіваному відключенню через невелику кількість витоку в конкретну рейку.


4

Я не переконаний, що резистор заземлений. Я позначив деталі і мідь заливається відповідно до вашої схеми "інженерно-реверсивна".

введіть тут опис зображення

Якщо R14 був заземлений, навіщо витрачатись на випадок, коли GND заливається прямо поруч із ним. Як ви протестували його на ґрунті? ви просто гуділи між рядками? Є велика ймовірність, що є світлодіод на землю, що звисає через це. Це забезпечить візуальну індикацію, що живиться від 2,5 В, а резистор близько 316R буде нормальним для червоного / жовтого / зеленого світлодіода (4 мА). Це призведе до того, що якщо ви неправильно прочитали DMM або залежно від особливостей DMM, це дасть "вказівку" короткого.

https://reference.digilentinc.com/_media/s3e:spartan-3e_sch.pdf Це еталонний дизайн для Spartan 3E. Існує навантаження 2k2 на регуляторі 2,5В, але також світлодіод вимикає 3v3. Це могло б забезпечити деяке демпфування ланцюга нижче за течією


9
If R14 was grounded, why would a via be wasted when there is GND pour right next door to it.Про це я згадав і в своєму оригінальному пості. Це не мало для мене сенсу. How did you test it was ground? did you just buzz between lines?Я вимірював між декількома відомими основними точками, в режимі опору, режиму безперервності та режимі діода. Режим безперервності та опору показує 0,2 Ом, а діодний режим показує 0 вольт, що вказує на чіткий короткий. There is a very high chance there is an LED to ground hanging off that via.На цій платі немає світлодіодів. 2.5V підключається лише до FPGA
VCCAUX

Чи може віада підключитися до іншого заземлення? Можливо, це перейде до AGND, коли поруч із ним належить DGND, чи щось подібне?
Вогнище

2
@Hearth, це було б неймовірно поганим рішенням (але можливим ...). Розбиті підстави - це минуле, але важливіше те, що струм хоче повернутися до свого джерела, яке знаходиться поблизу pin2 U4. Завжди думайте про шлях повернення
JonRB

@JonRB Я не знаю багато про швидкісний цифровий дизайн, тому я просто кидаю здогад. Мені це не здалося розумним вибором, але потім це також не додає.
Вогнище

1
Це багатошарова друкована плата чи що на звороті цього через?
eckes
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.