Equalizzare lunghezza tracce PCB

[belva87]

Come da titolo vorrei condividere con voi questi miei dubbi a riguardo il layout di alcune particolari tracce.
Le tracce collegano le uscite di un integrato controllore per PFC a due driver di potenza per il pilotaggio dei mosfet. Situazione analoga tra un integrato controller per convertitore isolato a ponte completo e i relativi driver per i mosfet.
Riporto uno schizzo in fidocad:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

La traccia gialla risulta più lunga della traccia verde di 4mm, entrambe hanno la stessa larghezza.
Il segnale che vi scorre ha una frequenza di 100kHz con dutycicle variabile tra 2-3% fino a 80%.
Nel caso del controller DC/DC le tracce sono 6 di cui 2 sono dedicate ai driver di pilotaggio dei mosfet impiegati per la rettificazione sincrona. La differenza di lunghezza per queste due tracce è di 8mm.
Invece la massima differenza tra le tracce dedicate ai driver per la gestione del ponte ad H risulta essere di 6mm. Stessi valori di frequenza e tempistica del PFC.
Secondo voi è necessario equalizzare le tracce per minimizzare i ritardi tra i segnali oppure la frequenza di lavoro o le differenze in mm, o entrambe, non sono così importanti da richiedere questo accorgimento?
Altra domanda, può essere deleterio avere il piano di riferimento sotto queste tracce? Oppure è proibitivo tanto quanto averlo sotto le tracce rosse, cioè quelle di "potenza" che escono dai driver e finiscono direttamente sui gate dei mosfet?
Nel caso secondo voi fosse accettabile, avrebbe senso fare un impedance matching tra gli integrati?
Scusate tutte queste insicurezze, ma non mi sono mai trovato ad affrontare una problematica simile, sono sempre passato da layout in RF dove se non si affronta queste cose nel migliore dei modi i circuiti non funzionano a layout di circuiti molto banali e poco sensibili a tali argomenti.
Nel caso in cui manca qualche dato o non sia ben chiaro non esitate a domandare o a mandarmi a ...
Saluti, Luca.

[ANDREA2013]

giusto per provare:
http://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance

[belva87]

Bel link
Colgo l'occasione per segnalare anche questo che uso regolarmente insieme al noto AppCAD.
Sono entrambi due strumenti molto potenti seppur semplici e intuitivi.
Non capisco cosa intendi con "provare"
Il mio dubbio non è su come fare il matching delle lunghezze e delle impedenze, ma se farlo o meno
Grazie lo stesso comunque.
Luca.

[ANDREA2013]

Luca, 4 o 6 millimetri di lunghezza in più o in meno, secondo te cosa cambiano?

[belva87]

Secondo me, a 100kHz, non cambian nulla... però ti assicuro che su bus digitale che fila a centinaia di MHz la questione cambia.
Io ho domandato perché non mi sono mai trovato ad affrontare il routing di segnali del genere in ambienti del tipo, magari se qualcuno ha già avuto esperienze con quel tipo di segnali ed applicazione può dire la sua.
Idem con patate per i piani di riferimento...
Tutto qui, non ti scaldare
, Luca.

[ANDREA2013]

"non ti scaldare" lo dici al tuo postino... ciao

[brabus]

Ue' ragazzi, non scaldatevi!

Belva, direi che 4 mm a 100 kHz sono trascurabili. Puoi calcolare il ritardo temporale introdotto dalla differente lunghezza della pista, ma sei davvero nell'ordine dei picosecondi.

Chiaro, salendo con la frequenza (e magari lavorando in differenziale) il discorso cambia. Immagino tu conosca bene il diagramma ad occhio (eye diagram), quindi ci risparmiamo il discorso (potrebbe essere un eccellente articolo ).

In merito ai piani di riferimento, quando mi son trovato a sbrogliare un PFC (che poi altro non è che un circuito switching come tanti altri ) ho abusato dei cosidetti "tagli di massa". Risultati eccezionali, anche se è decisamente... black magic!
In merito ai piani "sotto le piste", trattandosi di pilotaggi a bassa impedenza l'influenza è molto modesta. Certo aggiungi un po' di capacità parassita, ma al tempo stesso un po' di schermatura e un percorso agevolato per la richiusura delle correnti. Dovendo ridurre al minimo l'induttanza parassita del comando di Gate, non solo io terrei la massa sotto le piste, ma mi assicurerei che la corrente di Gate si richiuda proprio per di là!

In ogni caso, non ti devi scusare di nulla, anzi, il fatto che tu sia un esperto di RF aiuta tantissimo! Complimenti! Su che sistemi hai lavorato?

[ANDREA2013]

Luca belva87... scusami se sono un po' irascibile...

[belva87]

..ma sei davvero nell'ordine dei picosecondi.

Si difatti il cacolco mi viene attorno ai 40ps...

..potrebbe essere un eccellente articolo.

Vero e sono d'accordo, il punto è che da solo non ho il tempo. In questo ultimo periodo sto cercando altri lavori per problemi economici abbastanza importanti, ho aumentato il tempo dedicato alla meditazione quotidiana e nell'istituto tecnico dove studiai tengo delle "lezioni pratiche" integrative di TDP assieme al mio prof di allora che ancora insegna, perché l'assistente di laboratorio gli han ridotto le ore... e di pomeriggio non c'è...
Che cosa ne pensi come idea per il videolog?

..ho abusato dei cosidetti "tagli di massa". Risultati eccezionali, anche se è decisamente... black magic.

Cosa intendi con tagli di massa e black magic??

.. ma mi assicurerei che la corrente di Gate si richiuda proprio per di là!

Tu che metodo impieghi per fare questo?

Su che sistemi hai lavorato?

BLF578XR, NPT25100, TQP3M9008, un oscillatore in fondamentale in banda 2.4GHz fatto con BFQ19 ma non mi è venuto granchè ma funziona. Poi anche in merito ad accoppiatori wilkinson e roba sul generis, in passato avevo chiesto consigli qui per delle simulazioni, poi avevo ripreso il post con i risultati ma non lo ritrovo, magari DirtyDeeds si ricorda o può vedere uno storico più ampio del mio per ripescare.
Tornando nel mondo "degli affari a commutazione" you can also see here and there.
Nel video gli induttori sono poi stati modificati con dei toroidi traferrati internamente perché a 2.5kW di carico saturavano, da notare la mia espressione rassicurante
Luca
PS: ANDREA2013 figurati, non vedo di cosa devo scusarti. Non me la prendo mica per queste cose, anzi a dire il vero non me la prendo mai!
PPS: come fai a fare l'emoticon della stretta di mano?

[DirtyDeeds]

in passato avevo chiesto consigli qui per delle simulazioni, poi avevo ripreso il post con i risultati ma non lo ritrovo,

Ti riferisci a questo e questo?

Per ciò che riguarda i ritardi: nel caso specifico direi che pochi millimetri di differenza non abbiano effetto, però, in generale, non è solo il valore della frequenza che ha importanza nei ritardi, ma anche ciò che uno ci deve fare con quella frequenza. Ovvero 40 ps potrebbero essere importanti anche a 100 kHz, dipende dalle applicazioni. Nel caso in cui uno volesse equalizzare i ritardi, però, dovrebbe fare attenzione non solo alla lunghezza delle piste, ma anche alla loro impedenza caratteristica e alla loro terminazione.