PCB per regolatori switching


 

Questo articolo espone alcuni fondamentali concetti per la costruzione del layout di una board per un regolatore switching. Sebbene questo e’ incentrato su un regolatore step-up, i concetti possono essere estesi a tutti gli altri tipi di regolatori switching. L’articolo tratta dell’importanza dello schema della massa, del posizionamento dei componenti, della riduzione delle interferenze dovute al rumore e della riduzione della capacità e della induttanza delle piste della board. Gli esperti disegnatori di board per regolatori switching pongono molto attenzione alla costruzione delle piste di massa. Infatti essi sanno che la massa non e’ mai perfetta e come la massa e' realizzata  e’ cruciale per il successo del circuito. Inoltre essi pongono attenzione anche al posizionamento dei componenti del regolatore.

La massa

Quando si traccia una lunga linea per connettere i componenti del circuito al terminale negativo dell’alimentatore o della batteria più facilmente si rende conto che la massa non e’ perfetta. Quelle linee suggeriscono che la corrente, che ritorna al generatore attraverso la resistenza e l’induttanza del piano di massa o della pista, genera una caduta di tensione che rende la tensione del generatore non più stabilizzata.
La figura 1, che mostra lo schema un boost converter, illustra perché e’ importante tenere in conto l'imperfezione della massa.
Questo convertitore utilizza un riferimento interno e due resistori di retroazione per generare una specifica tensione. Per ottenere un accurata retroazione e quindi un accurata uscita, la massa del riferimento, del partitore resistivo e del capacitore di uscita devono stare allo stesso potenziale.


Più specificatamente, la tensione del pin di massa analogica ( che è la massa del riferimento interno) e la tensione del terminale di massa del partitore resistivo devono essere uguali alla tensione del terminale di massa del capacitore di uscita. La tensione del terminale di massa del capacitore di uscita è importante perché il carico, che e’ quello che richiede una accurata tensione in uscita, è usualmente posto nelle vicinanze del capacitore di uscita e quindi noi vogliamo che la retroazione sia riferita a questa parte della massa.

Figure 1. circuito tipico di un regolatore switching step-up per cui bisogna realizzare un adeguato layout della board

Il regolatore richiede una accurata tensione di retroazione per altre ragioni: per ottenere uno switching libero da jittering, il regolatore ha bisogno di conoscere l'evolversi di qualunque perturbazione AC della tensione di uscita, che gli viene fornito dalla rete di retroazione.