EMC per SMPS

[Ste75]

Ciao.

Avrei un dubbio su come è meglio comportarsi per una migliore gestione delle EMI in campo power supply.
Diciamo che il discorso potrebbe essere generale ma faccio che per ora mi riferisco ad un Flyback.

Nello schema seguente ho disegnato solo i blocchi che potrebbero interessare per la questione.
Non c'è il secondario, quindi il blocco di uscita (per ora).
Non ho segnato la Rstart, ma considero solo la alimentazione del controllore PWM tramite avvogimento ausiliario al lato primario.

Quello che faccio normalmente è:
Considero due masse: una di "segnale" (rossa nello schema) cioè il riferimento del controllore PWM sulla quale sono riferiti la sua autoalimentazione, i vari segnali soft start, feedback ...
Una di potenza (blu nello schema), quella a cui è connesso il condensatore di bulk in ingresso, e il ritorno del percorso della corrente che carica l'induttore principale.
Poi queste due masse le unisco in un solo punto (vedi punto A).
Cerco di tenere la spira della corrente principale più piccola possibile e cerco di tenere le piste che realizzano il ramo della induttanza-switch-rsense con induttanza parassita più piccola possibile (quindi corte e larghe).
Ecco qui lo schema:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Primo dubbio.
R sense è meglio collegarla come nello schema sopra o connetterla alla massa di segnale?
Cioè cosi:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Solo che cosi vado a "sporcare" per un tratto la massa di segnale (vedi nero).

O forse è meglio cosi:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

E cosi "sporco" il tratto che ho ingrossato in nero...

Ma la vera domanda è questa:
Supponiamo che ho realizzato il circuito sopra MONOLAYER, rispettando le regole che ci siamo appena detti.
Ora ho a disposizione, gratis, anche un altro layer, il bottom, sul quale praticamente non passano piste.
Cosa è meglio che ci faccia?
Mi viene da dire che lo collego ad uno dei riferimenti... ma quale? Quello di potenza o quello di segnale?
O è meglio che faccia due "isole" uno sopra alla parte di segnale, e una sopra alla potenza e ognuna connessa a relativa massa?

Spero possa uscire un topic interessante, perché avrei altre domande su EMC...

Ciao
Stefano

[Ste75]

Ciao.
Provo a rispondermi da solo...

Penso che la soluzione migliore sia la terza immagine, cioè dove la resistenza di sense e il GND di segnale siano connessi al riferimento di potenza in un punto.

Mi rimane da capire a quale riferimento sarebbe meglio connettere un eventuale piano di massa presente sul layer opposto.

Sinceramente mi vien da dire alla massa di potenza in modo che i grossi dV/dt presenti nel nodo connesso al drain del MOS vedono una capacità parassita minore... ma non so...

Ciao
Stefano

[IsidoroKZ]

La terza soluzione puo` andare bene, anche se la disegnerei in questo modo

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il riferimento di potenza e di segnale collegati insieme in un solo punto, e niente piste vicine parallele.

Poi ho indicato due ellissi con le aree da minimizzare. Una e` la maglia di gate del transistore, dato che in questa maglia circola una corrente impulsiva di 1A o giu` di li`, e l'altra e` il "maglione" della corrente di ingresso.

Se hai un layer in piu` puoi fare due piani di riferimento separati, collegati insieme solo sul negativo dell'integrato. Un piano metallico sotto le tracce che portano correnti impulsive ne minimizza l'induttanza perche' la corrente di ritorno scorre nel piano metallico direttamente sotto la traccia.

[Ste75]

Grazie.

Quindi potrei tenere come "regola del buon masterista" questi punti:

1. Maglia per pilotaggio MOS più piccola possibile come area. Questo diventa facilitato se il ritorno di questa maglia (cioè il terminale del current sense collegato al riferimento) è un piano di massa posto sotto la pista che da controllore va a rgate e a gate MOS. Questo perché arrivati al terminale dello shunt resistor che dovrebbe ritornare al riferimento del controllore, potrei piazzare un vias che mi connette al piano sottostante. Questo piano è poi connesso a tutti i punti della "massa di segnale"

2. Maglia della corrente principale, cioè Positivo BUS DC - Ind primaria trafo - MOS chiuso - R sense - Negativo BUS DC anche questa la più piccola possibile in area.
Anche qui, se ho la possibilità di un piano sotto che riesce a stare sotto alle piste della maglia appena citata, mi collego con dei vias al piano sotto (che poi sono gli stessi vias già piazzati per il caso 1). PROPRIO IN QUESTO PUNTO HO DUE PIANI CHE SI UNISCONO.
Quindi abbiamo due aree (a e b)
a) il piano di massa di segnale che si trova sotto tutti i componenti "di segnale" e sopratutto sotto la maglia di pilotaggio MOS
b) il piano di massa di potenza che si trova sotto i componenti coinvolti dalla alta tensione e dalla maglia della spira principale.
I due piani sono "sovrapposti" SOLO nel ramo sotto al source del MOS + shunt resistor, poi seguono due "aree" diverse, una che va verso i vias connessi al riferimento del segnale e uno ai vias che vanno al rifermento di potenza.

Ora, qualche domanda: E' una stupidata o no fare il ritorno attraverso i vias e non con delle piste sullo stesso layer? Cioè: se avessi lo spazio per tirare tutte le piste su uno stesso layer e poi comunque sotto gestisco i piani come descritto sopra, è uno "spreco"? Cioè non ha senso perché comunque la corrente se ne torna dalla strada più breve?

Come dicevo al mio primo post, avrei altri dubbi sulla gestione EMC per SMPS. In particolare questa:
Il condensatore Y1 che si mette a cavallo tra la massa sotto rete e la massa isolata cioè questo:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

E' giusto connetterlo come l'ho disegnato? O forse meglio metterlo alla massa di segnale? O ancora al - del ponte?
In verità ho anche visto che qualcuno lo mette tra la massa isolata e il POSITIVO del bus dc non isolato... mah...
Forse perché non ho ancora ben capito come agisca su EMC quel condensatore... Lavora più sui disturbi differenziali o di modo comune?

Ciao
Stefano

[IsidoroKZ]

Y1 e` solo per il modo comune, mettilo sul riferimento della potenza. Si puo` anche mettere sul positivo dell'ingresso, dipende da come sono avvolti gli avvolgimenti del "trasformatore", o anche prenderlo dal positivo dell'uscita, questo non fa tanta differenza.

La corrente non torna per la strada piu` breve (solo in continua fa cosi`), ma per la strada piu` vicina all'andata. Se metti due piste parallele sullo stesso layer, lavora solo il bordo interno delle piste, e puo` surriscaldare, mentre il resto della pista non porta corrente.

La corrente di ritorno vuole guardare negli occhi quella di andata.

Di solito faccio gia` fatica a capire dove passa la corrente quando ho un disegno in mano, con una descrizione a parole proprio non ci riesco.

[Ste75]

La corrente di ritorno vuole guardare negli occhi quella di andata.

Che perla!
PS: confermi che questa chicca vale per segnali non continui?

Quindi, se ho capito bene, ad avercelo usare sicuramente piano di massa, senza bisogno di tirare la pista di ritorno sullo stesso layer...

lavora solo il bordo interno delle piste

Per sapere quanto della pista viene investito dalla corrente, posso usere la stessa formula della profondità di penetrazione in un cavo cilindrico?

Io uso:


con Dpen= mm,

Ciao e grazie per la disponibilità!
Stefano