Питание контроллера через 3 terminal capacitor, Кто-нибудь провеял в бою рекомендации muRata по EMIFIL Опции

[Slonofil]

Доброго времени суток, товарищи!

Хотел бы провентилировать вот такой вопрос. В приведённой по ссылке популярной статье сказано, что идеальным вариантом земли для многоногой МК является отдельный полигон, имеющий только одну точку соединения с чистой землёй (см. картинку). Так же в файле про EMIFIL от muRata встретил утверждение (на стр. 116), что один "проходной" конденсатор типа NFM 1 мкФ предпочтительнее в смысле фильтрации помех, чем 10 обычных керамических по 0,1 мкФ. Там же приведена картинка уровня помех для конкретного решения. Выглядит красиво. Если объединить эти две идеи, то получится нечто, сооружённое в прикреплённом файле (пардон за PCAD'овский pcb). Как по-Вашему, это будет так хорошо работать, как утверждается?

И как поступать с рекомендацией заливать свободные места полигоном земли? Это будут отдельные полигоны, не связанные с полигоном МК?

Уточню, что речь идёт о схемах с частотами сигналов до 25 МГц (скажем, PIC32) и более низкочастотных.

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 Power_Sample.pcb ( 32 килобайт ) Кол-во скачиваний: 28

 

[Slonofil]

Значит, забить на этот вариант и не выпендриваться =)

Ещё вот хотел спросить: на плате планирую иметь либо радиомодуль MRF24J40-MA (2,4 ГГц), либо MRF49XA (868 МГц). В связи с чем хотел бы поинтересоваться: стоит ли землю, связанную с радиомодулем, разделить с контроллерной землёй и соединять звездой, около источника питания? И поможет ли BLM15/BLM18 по питанию отфильтровать ВЧ? И как быть с полигонами на TOP и ВОТТОМ? Заливать всё землёй?

[_4afc_]

Ещё вот хотел спросить: на плате планирую иметь либо радиомодуль MRF24J40-MA (2,4 ГГц), либо MRF49XA (868 МГц). В связи с чем хотел бы поинтересоваться: стоит ли землю, связанную с радиомодулем, разделить с контроллерной землёй и соединять звездой, около источника питания? И поможет ли BLM15/BLM18 по питанию отфильтровать ВЧ? И как быть с полигонами на TOP и ВОТТОМ? Заливать всё землёй?

Можно разделять питание и даже землю BLM15/BLM18, только не забудьте конденсаторов навешать на стороне радиомодуля в соответствии с его пиковым потреблением и частотой/длительностью его повторения.

Что касается проходных конденсаторов на линиях данных - встаёт вопрос: на чью землю они будут сбрасывать ВЧ шумы

Куда вы не хотите пропустить свои мегагерцы по питанию?
У вас там АЦП чувствительный или вы боитесь что контроллер повиснет?

[Slonofil]

Можно разделять питание и даже землю BLM15/BLM18, только не забудьте конденсаторов навешать на стороне радиомодуля в соответствии с его пиковым потреблением и частотой/длительностью его повторения.

ОК!

Что касается проходных конденсаторов на линиях данных - встаёт вопрос: на чью землю они будут сбрасывать ВЧ шумы

Над этим я пока не подумал

Куда вы не хотите пропустить свои мегагерцы по питанию?
У вас там АЦП чувствительный или вы боитесь что контроллер повиснет?

Никаких сверхчувствительных девайсов в схеме нет, хочу уберечь контроллер.

Несколько вопросов на понимание, если позволите. На 4-слойной плате (питание во внутренних plain-слоях, сигнальные цепи - на TOP и BOTTOM) у меня планируется силовая нагрузка (по входному питанию, +12В, суммарно до 3А), затем стоит ST1S10, от неё в схеме будут питаться PIC32, радиомодуль (868 МГц или 2,4 ГГц), дисплей (TFT) и некоторая мелочёвка вроде RTC etc. Правильно ли предполагаю, что:
1. Разъёмы для подключения силовых нагрузок нужно расположить на одной стороне платы, рядом с разъёмом питания;
2. Землю к силовым нагрузкам на уровне цепей отделить от цифровой земли и вести в plain-слое отдельным полигоном;
3. Заливка на TOP и BOTTOM земляными полигонами над силовыми разъёмами должна быть соединена с не с цифровой землёй, а с силовой;
4. Питание и землю силовых нагрузок имеет смысл разделить от цифрового питания и земли при помощи BLMок каких-нибудь силовых и проходных конденсаторов (их земляные выводы соединить с силовой землёй);
5. Управление силовыми нагрузками выполнить через опто-изоляцию (применяю MOCD207), корпуса ставить над границей, разделяющей полигоны цифровой и силовой земель;
6. Питание радиомодуля разделить от питания цифровой части схемы BLMкой, землю оставить общую, но соединить в одном месте (звездой) около преобразователя;
7. Полигоны заливки цифровой земли радиомодуля на TOP и BOTTOM не соединять с "общей" цифровой землёй;
8. Дисплей, висящий на плоском FFC-шлейфе (10 или 20 см), подкючать к PIC32 через что-нибудь вроде BLA3A (нашёл у нас BLA31AG601SN4D) или BLM15/BLM18.
9. Питание TFT вести через BLMку и проходной конденсатор, землю соединять с цифровой землёй без заморочек;
10. Все провода, идущие наружу (управление силовыми нагрузками, кнопки) защищать TVSками.
11. Есть ли смысл между силовым и цифровым питанием (до преобразователя) ставить что-нибудь вроде BNX022? Насколько эти блочки помогают развязать питание в случае индуктивных, релейных силовых нагрузок? Есть у кого-то такой опыт?
12. Если вздумаю ставить на плату реле для управления сетевыми силовыми нагрузками (двигатели, нагреватели), нужно ли ставить параллельно обмотке помимо диода ещё и конденсатор? Если да, то какого номинала?
13. Правильно ли на контакты реле вешать RC-цепочку для гашения дуги? Какой мощности должен быть резистор (0805, 1206, 2512)?
14. Верна ли рекомендация ставить реле с другой стороны платы по отношению к контроллеру и цифровым ИМС?

Всё верно я понимаю? Ничего важного не забыл?

[_4afc_]

Самое главное понять - что мы защищаем и от каких помех. С ваших слов - защищаем мы МК от импульсных помех. От повышенного напряжения на входах защитят опторазвязки и TVS.
Чего же боится контроллер:
1 - проседание и помехи по питанию,
2 - сбой кварцевого резонатора,
3 - импульсы на ногах ввода/вывода.

Все 3 пункта могут попасть на МК уже после вашей линии обороны за счёт неправильной разводки, например если чистые сигналы пойдут над грязной землёй или грязные полигоны будут над чистыми на большой площади.

>Несколько вопросов на понимание, если позволите. На 4-слойной плате (питание во внутренних plain-слоях, сигнальные цепи - на TOP и BOTTOM) у меня планируется силовая нагрузка (по входному питанию, +12В, >суммарно до 3А), затем стоит ST1S10, от неё в схеме будут питаться PIC32, радиомодуль (868 МГц или 2,4 ГГц), дисплей (TFT) и некоторая мелочёвка вроде RTC etc.

Четырёх слойка - значит стек. Разнесёте внутренние слои - улучшите экранирующий эффект для высокоскоростных сигналов. Землю под резонатором в этом случае лучше убрать.

>1. Разъёмы для подключения силовых нагрузок нужно расположить на одной стороне платы, рядом с разъёмом питания;

Да. Желательно вообще все разъёмы. Например:управление/питание/нагрузка.

2. Землю к силовым нагрузкам на уровне цепей отделить от цифровой земли и вести в plain-слое отдельным полигоном;

Наверно да. Главное видить как токи побегут. Силовая нагрузка - значит постоянный ток. Ему без разницы экран. Распростроняется по пути с наименьшим сопротивлением.
А вот не допустить появление по этим цепям ВЧ состовляющих - необходимо. Например в месте ввода в плату или на проводах.

3. Заливка на TOP и BOTTOM земляными полигонами над силовыми разъёмами должна быть соединена с не с цифровой землёй, а с силовой;

Да

4. Питание и землю силовых нагрузок имеет смысл разделить от цифрового питания и земли при помощи BLMок каких-нибудь силовых и проходных конденсаторов (их земляные выводы соединить с силовой землёй);

Скажем так, идеально как в BNX, т.е. проходные конденсаторы стоят со стороны МК на его земле и в широком диапазоне гасят ВЧ сигнал. BLM стоят на вводе проводов на плату.
Недопустимо нахождение на разных концах платы проходных конденсаторов не блокированных BLM.
Ставя в разрыв земель любое сопротивление (ту же BLM) учитывайте падение на нём напряжения - на сильноточных землях может не хватить запаса для логики
Если у вас плата со всех концов утыкана разъёмами и на них есть земли, то землю МК лучше отделить ещё и BLM.

5. Управление силовыми нагрузками выполнить через опто-изоляцию (применяю MOCD207), корпуса ставить над границей, разделяющей полигоны цифровой и силовой земель;

Вероятно.

6. Питание радиомодуля разделить от питания цифровой части схемы BLMкой, землю оставить общую, но соединить в одном месте (звездой) около преобразователя;

Можно. Если емкость стоящая рядом с модулем справиться с нагрузкой, а BLM стоит рядом с модулем.
Хотя лучше сделать отдельное питание для МК т.к. BLM не спасёт от просадок по питанию если они будут.
Модуль по потреблению у вас почти силовая нагрузка.

7. Полигоны заливки цифровой земли радиомодуля на TOP и BOTTOM не соединять с "общей" цифровой землёй;

А с чем? Здесь я не понял, что за полигоны...

8. Дисплей, висящий на плоском FFC-шлейфе (10 или 20 см), подкючать к PIC32 через что-нибудь вроде BLA3A (нашёл у нас BLA31AG601SN4D) или BLM15/BLM18.

Если есть вариант наводки на шлейф или примеры глюков PIC32 от дисплеев. AT91SAM9RL64 работал без глюков через 33ома в одном корпусе с дисплеем.

9. Питание TFT вести через BLMку и проходной конденсатор, землю соединять с цифровой землёй без заморочек;

Можно просто через BLM и конденсатор у шлейфа. Не увлекайтесь проходными, возможно вам они вообще не понадабяться.

10. Все провода, идущие наружу (управление силовыми нагрузками, кнопки) защищать TVSками.

Это защитит от выгорания. От глюков защитит всё остальное.

11. Есть ли смысл между силовым и цифровым питанием (до преобразователя) ставить что-нибудь вроде BNX022? Насколько эти блочки помогают развязать питание в случае индуктивных, релейных силовых нагрузок? Есть у кого-то такой опыт?

Хуже не будет. Если поставите индуктивность перед ST1S10 не будете фонить своим 1МГц на силовое питание.

14. Верна ли рекомендация ставить реле с другой стороны платы по отношению к контроллеру и цифровым ИМС?

Когда-то КМОП от релюшек расположенных рядом переключались кто-куда. А зачем его рядом с МК ставить? Пусть стоят рядом с разъёмом.