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如何处理开关稳压器的AGND和PGND接地问题

TLTECH 来源:韬略科技EMC 作者:韬略科技EMC 2022-01-04 15:33 次阅读

一引言

在设计开关电源的过程中,带有模拟接地层(AGND)和功率接地层(PGND)的开关稳压器地如何处理,是工程师经常遇到的问题。很多工程师能很好的处理数字接地层和模拟接地层;然而,涉及到功率地(PGND)时,他们的经验往往会失效。设计师通常会直接复制所选开关稳压器的电路板布局,不再思考这个问题。

二概念

在设计过程中,我们建议将所有电源和信号路径的正向和返回电流分三步绘制。步骤 1:在电气原理图本身上绘制这些完整的路径(回路)。第二步:在PCB板布局上画出这些完整的路径(回路)。步骤 3:最小和优化 PCB 布局中的环路面积(和不连续性)。

1、PGND是较高脉冲电流流经的接地连接。根据开关稳压器拓扑结 构,这表示通过功率晶体管的电流或功率驱动器级的脉冲电流。对于带有外部开关管的开关控制器,该接地层尤为重要。

2、AGND有时被称为SGND(信号接地层),是其他信号用作参照的接地连接,通常十分平静。该接地层包括调节输出电压所需的内部基准电压。软启动和使能电压也以AGND连接为参照。

如何处理开关稳压器的AGND和PGND接地问题

图1 地是设备内各电路的电压参考点

关于这两种接地连接的处理,有两种不同的处理方式,因此大家的意见也产生了分歧。

三处理方式

1.处理方式(1)

开关稳压器IC上的AGND和PGND连接在各自引脚旁相互连接。这样一来,两个引脚之间的电压偏移保持在相对较低的水平。因此可以保护开关稳压器IC免受干扰,进而免遭破坏。电路的所有接地连接和可能的接地层将以星型拓扑的结构连接到该公共点。

如何处理开关稳压器的AGND和PGND接地问题

图2. 焊接触点处PGND和AGND的局部连接

图2所示为实现示例。此处显示了LTM4600的电路板布局。这是一款10 A降压型微型模块。电路板上的独立接地连接彼此靠在一起(请参见图1中的蓝色椭 圆形)。由于芯片和外壳之间的各自焊线的寄生电感,以及各自引脚的电感,因此已经存在一定程度的PGND和AGND去耦,这 导致芯片上电路之间存在少量相互干扰。

2、处理方式(2)

将电路板上的AGND与PGND分开,形成两个单独的接地层,在某一点相互连接。通过这种连接,干扰信号(电压偏移)主要出现在PGND区域,而AGND区域的电压仍非常平 静,并很好地从PGND去耦。然而,根据脉冲电流瞬变和电流强度情况,各自引脚上的PGND与AGND之间可能存在明显的电压偏移。这可能会导致开关稳压器IC无法正常工作,甚至损坏。

如何处理开关稳压器的AGND和PGND接地问题

图3. 分开的AGND和PGND在接地标签下方利用过孔连接

图3 所示为该观点的实现方案。该示例采用一款6 A降压型开关稳压器ADP2386

说到底,接地问题其实就是权衡利弊:分开两个接地层具有隔离噪音和干扰的优势;但两个接地层之间可能会产生电压偏移, 从而存在损坏芯片并影响功能的风险。权衡利弊后,最终决策正确与否主要取决于IC设计,包括开关转换速度、功率电平、焊线和IC封装上的寄生电感、每个IC设计的闩锁风险(涉及不同的半导体工艺)。

四结论

关于如何处理AGND和PGND接地的问题,并没有简单的答案。所以相关讨论仍在继续。前面我提到,许多开关稳压器用户都采用IC制造商提供的示例电路中的电路板布局和接地连接类型。这 样做很有用,因为您通常可以假设制造商也利用该配置对各IC进 行了测试。而且,在图1和图2提供的示例中可以看到,各自的IC 引脚排列适用于PGND和AGND旁的局部接地连接,或者适用于单独接地。

当然,IC制造商在设计示例电路时可能会出错。所以,最好进一步了解相关基本原理的更多信息。

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原文标题:功率地和模拟地处理方法探讨

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    发表于 07-30 09:02 382次 阅读

    NCP59300 LDO稳压器 3A 低压差 高PSRR 快速瞬态响应

    00是一款3.0A超低压差系列线性稳压器,可提供低压,大电流输出,并且外部元件数量最少。它具有高精度,超低压差(典型值为300mV,3.0安培负载),同时还提供极低的接地电流。该器件的输入工作电压范围为2.25V至13.5V,最大输入电压容差为18V。内部保护功能包括输出电流限制,热关断和反向输出电流保护。 NCP59301产品具有额外的输出错误标志,采用5引脚D2PAK封装。 NCP59302还提供该系列的可调节版本。请联系您当地的销售办事处,了解您的具体要求。 特性 优势 在1.5 A输出时典型压降为175 mV,在3.0 A负载下典型压降为300 mV。 无需使用开关稳压器即可生成辅助电源轨 低接地电流 - 在3安培负载下典型值为60 mA 最小化功率调节器损失 输出端陶瓷电容器稳定 避免使用昂贵的极化钽电容器 适用于汽车应用的NCV版本 符合AECQ100标准且支持PPAP。 最大电压输入18V 适用于汽车和网通应用 NC59301选件上可用的错误标志 发出故障信号系统。 输出电流超过3安培 应用 终端产品 FPGA,DSP和处理器的负载点 开关电源调节后 服务器和...
    发表于 07-30 08:02 713次 阅读

    NCP59302 LDO稳压器 3A 低压差 高PSRR 快速瞬态响应

    02是一款高精度,极低压差(VLDO),低接地电流正电压稳压器,能够提供超过3.0 A的输出电流,典型压差低于300 mV,负载电流为3.0 A 。该器件采用陶瓷输出电容稳定。该器件可承受高达18 V的最大输入电压。内部保护功能包括输出电流限制,内置热关断和反向输出电流保护。逻辑电平使能引脚可用。 NCP59302是一款可调电压器件,采用D2PAK-5封装。 特性 优势 在完整的3.0 A负载下300 mV典型的压差。 无需使用开关稳压器即可生成辅助电源轨 低接地电流 - 在3安培负载下典型值为60 mA 可最大限度地降低功率损耗调节器 在输出端使用陶瓷电容器稳定 避免昂贵的极化钽电容器 提供NCV版本适用于汽车应用 符合AECQ100标准且支持PPAP。 最大电压输入18V 适用于汽车和网通应用 输出电流超过3安培 汽车模块 应用 终端产品 用于FPGA,DSP和处理器的负载 开关电源后调节 服务器和网络设备 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 08:02 617次 阅读

    NCP59150 LDO稳压器 1.5 A 低压差 快速瞬态响应

    50系列是一款高精度,极低压差,低接地电流的正电压稳压器,能够提供超过1.5 A的输出电流,典型压差低于300 mV。该器件的输入工作电压范围为2.24V至13.5V,最大输入电压容差为18V。内部保护功能包括输出电流限制,热关断和反向输出电流保护。该器件可用作可调稳压器(NCP59152)或固定电压选项(NCP59150和NCP59151)。 NCP59151器件包括一个使能功能和一个输出错误标志。 特性 优势 输出电流超过1.5安培 低电压下的高电流输出 750 mA时175 mV典型压差1.5 A处的输出和300 mV典型压差 生成辅助电源轨而无需使用切换调节器 低接地电流 - 在1.5 mA负载下典型值为40 mA 最大限度地减少调节器的功率损耗 在输出端使用陶瓷电容器稳定 昂贵的钽电容器的成本效益解决方案 适用于Aut的NCV版本omotive应用 符合AECQ100标准且支持PPAP 最高电压输入高达18V 适用于汽车和网通应用程序 应用 终端产品 FPGA,DSP和处理器的负载点 开关电源调节后 服务器和网络设备 汽车模块 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 08:02 374次 阅读

    NCP563 LDO稳压器 80 mA 超低Iq

    定输出低压差(LDO)线性稳压器专为需要低静态的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。该系列具有2.5μA的超低静态电流。每个器件都包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管,用于设置输出电压的电阻,电流限制和温度限制保护电路。 NCP562系列提供用于ON / OFF控制的使能引脚。 NCP562设计用于低成本陶瓷电容器,需要0.1μF的最小输出电容。该器件采用微型SC82-AB表面贴装封装。标准电压版本为1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3,3.5和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。可以使用无铅电镀选项。 特性 典型值为2.5μA的低静态电流 低输出电压选项 输出电压精度为2.0% -40°C至85°C的温度范围 NCP562提供启用引脚 Pb - 免费套餐可用 应用 终端产品 电池供电仪器 手持式仪器 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 08:02 271次 阅读

    NCP58300 LDO稳压器 3A 低压差 快速瞬态响应

    00系列是高精度,极低压差(VLDO),低接地电流正电压稳压器,能够提供超过3.0 A的输出电流,典型压差低于370 mV,负载电流为3.0 A这些器件采用钽输出电容稳定。该系列最初由可调输出电压版本组成,未来计划采用固定电压版本。 NCP58300系列可承受高达18 V的最大输入电压。内部保护功能包括输出电流限制,内置热关断和反向输出电流保护。 5引脚版本提供逻辑电平使能和错误标志引脚。 NCP58302是一款可调节电压器件,采用D2PAK-5封装。 特性 优势 完全3.0 A负载时370 mV典型压差 无需使用开关调节器即可生成辅助电源轨 低接地电流 - 在3.0 A负载下典型值为50 mA 最大限度地降低稳压器的功率损耗 输出上的钽电容稳定 指定使用钽电容稳定 提供NCV版本适用于汽车应用 符合AEC-Q100标准且支持PPAP 最高电压输入高达18 V 适用于汽车和网通应用 输出电流超过3安培 汽车模块 应用 终端产品 FPGA,DSP和处理器的负载点 开关电源调节后 服务器和网络设备 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 08:02 366次 阅读

    NCP511 LDO稳压器 150 mA 超低压差 低Iq

    固定输出低静态电流低压降(LDO)线性稳压器专为需要低静态电流的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。 NCP511具有40μA的超低静态电流。每个LDO线性稳压器包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管,用于设置输出电压的电阻,电流限制和温度限制保护电路。 NCP511设计用于低成本陶瓷电容器,要求最小输出电容为1.0 5F。 LDO采用微型TSOP-5表面贴装封装。标准电压版本为1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。 特性 低典型值为40μA的静态电流 100 mA时100 mV的低压差电压 出色的生产线和负荷调节 最大工作电压6.0 V 低输出电压选项 高精度输出电压2.0% 工业温度范围-40°C至85°C 无铅封装可用 应用 手机 电池供电仪器 手持式仪器 Camcorde rs和相机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 08:02 277次 阅读
    NCP511 LDO稳压器 150 mA 超低压差 低Iq

    NCP57302 LDO稳压器 3A 低压差 高PSRR 快速瞬态响应

    02是一款高精度,极低压差(VLDO),低最小输入电压和低接地电流正电压稳压器,能够提供超过3.0 A的输出电流,典型压差为315 mV at 3.0负载电流和1.8 V及以上的输入电压。该器件采用陶瓷输出电容稳定。该器件可承受高达18 V的最大输入电压。内部保护功能包括输出电流限制,内置热关断和反向输出电流保护。逻辑电平使能引脚可用。 NCP57302是一款可调电压器件,采用D2PAK-5封装。 特性 输出电流超过3.0 A 全3 A输出电流的最小工作输入电压1.8 V 315 mV 3.0 A时的典型压差电压 可调节输出电压范围1.24 V至13 V 低接地电流 快速瞬态响应 开关电源后调节 陶瓷输出电容稳定 逻辑兼容使能引脚 电流限制,反向电流和热量关机保护 工作电压高达13.5 V 汽车和其他应用的NCV前缀需要独特的站点和控制变更要求; AECQ100合格和PPAP能力 这些是无铅设备 应用 终端产品 工业标准MIC29300,MIC39300,MIC37300的功能替代,具有改进的最小输入电压规格 消费者和工业设备点监管 服务器和网络设备 FPGA,DSP和逻辑电源 电池充...
    发表于 07-30 08:02 1095次 阅读

    NCP57152 LDO稳压器 1.5 A 低压差 快速瞬态响应

    52是一款高精度,极低压差(VLDO),低最小输入电压和低接地电流正电压稳压器,能够提供超过1.5 A的输出电流,典型压差为330 mV at 1.5负载电流和1.8 V及以上的输入电压。该器件采用陶瓷输出电容稳定。该器件可承受高达18 V的最大输入电压。内部保护功能包括输出电流限制,内置热关断和反向输出电流保护。逻辑电平使能和错误标志引脚可用。 NCP57152是一款可调节电压器件,采用D2PAK-5和DFN8封装。 特性 输出电流超过1.5 A 1.5 A输出电流的最小工作输入电压1.8 V 330 mV典型压差电压1.5 A 可调输出电压范围从1.24 V到13 V 低接地电流 快速瞬态响应 陶瓷稳定输出电容器 逻辑兼容使能和错误标志引脚 电流限制,反向电流和热关断保护 高达13.5 V输入电压的操作 NCV前缀适用于需要独特站点和控制变更要求的汽车和其他应用; AECQ100合格和PPAP能力 这些是无铅设备 应用 终端产品 具有改进的最小输入电压规格的工业标准MIC29150,MIC39150,MIC37150的功能替换 消费者和工业设备监管点 服务器和网络设备 FPGA,DSP和逻...
    发表于 07-30 07:02 423次 阅读

    NCP1117LP LDO稳压器 1 A 固定和可调 正

    7LP低压降(LDO)线性稳压器是流行的NCP1117系列低压差稳压器的低功耗版本,具有降低的静态电流。它主要用于0到125度温度范围内的大批量消费应用。该系列产品能够提供超过1 A的输出电流,在1 A全电流负载下具有1.3 V的压差,该系列包括1.5 V,1.8 V,2.5 V,3.3 V的可调和五种固定电压版本, 5.0 V。 特性 优势 输出电流超过1.0 A 1A输出电流 应用 终端产品 电视和监视器 电视和监视器 设置顶盒和娱乐设备 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 07:02 214次 阅读
    NCP1117LP LDO稳压器 1 A 固定和可调 正

    MC34268 LDO稳压器 800 mA 2.85 V SCSI-2有源端接器

    8是一款中等电流,低压差(LDO)正线性稳压器,专为SCSI-2有源终端电路而设计。该器件为电路设计人员提供了一种经济的精密电压调节解决方案,同时将功率损耗降至最低。线性稳压器由1.0 V压差复合PNP / NPN传输晶体管,限流和热限制组成。该LDO采用SOIC-8和DPAK-3表面贴装功率封装。 应用包括有源SCSI-2端接器和开关电源的后置调节。 特性 2.85 V SCSI-2有源端接的输出电压 1.0 V Dropout 输出电流超过800 mA 热保护 短路保护 输出调整为1.4%容差 无需最低负载 节省空间的DPAK-3,SOT-223和SOIC-8表面贴装电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 447次 阅读
    MC34268 LDO稳压器 800 mA 2.85 V SCSI-2有源端接器

    MC78LC LDO稳压器 80 mA 超低Iq

    00低压降(LDO)线性稳压器专为需要低静态电流的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。 MC78LC00系列具有1.1μA的超低静态电流。每个LDO线性稳压器包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管和用于设置输出电压的电阻。 MC78LC00低压降(LDO)线性稳压器设计用于低成本陶瓷电容器,要求最小输出电容为0.1μF。 LDO采用微型薄型SOT23-5表面贴装封装和SOT-89,3引脚封装。标准电压版本为1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3,4.0和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。 特性 低静态电流1.1μA典型 出色的线路和负载调节 最大工作电压12 V 低输出电压选项 高精度输出电压2.5% 工业温度范围-40°C至85°C 两个表面贴装封装(SOT-89,3针或SOT-23,5针) 无铅封装可用 应用 电池供电仪器 手持式仪器 Camcorde rs和相机 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 606次 阅读
    MC78LC LDO稳压器 80 mA 超低Iq

    NCV8843 降压稳压器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

    3是一款1.5 A降压稳压器IC,工作频率为340 kHz。该器件采用V 2 ™控制架构,提供无与伦比的瞬态响应,最佳的整体调节和最简单的环路补偿。 NCV8842可承受4.0 V至40 V的输入电压,并包含同步电路。片上NPN晶体管能够提供最小1.5 A的输出电流,并通过外部升压电容进行偏置,以确保饱和,从而最大限度地降低片内功耗。保护电路包括热关断,逐周期电流限制和频率折返短路保护。 特性 优势 V 2 ™控制架构 超快速瞬态响应,改进调节和简化设计 2.0%误差放大器参考电压容差 严格的输出调节 逐周期限流 限制开关和电感电流 开关频率短路时减少4:1 降低短路功耗 自举操作(BOOST) 提高效率并最大限度地降低片内功耗 与外部时钟同步(SYNC) 与外部时钟同步(SYNC) 1.0 A关闭静态电流 当SHDNB为最小时电流消耗最小化断言 热关机 保护IC免于过热 软启动 在启动期间降低浪涌电流并最大限度地减少输出过冲 无铅封装可用 应用 终端产品 汽车 工业 直流电源 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 01:02 301次 阅读
    NCV8843 降压稳压器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

    NCV2575 降压转换器 开关稳压器 可调输出电压 1.0 A.

    系列降压开关稳压器是单片集成电路,非常适合简单方便地设计降压型开关稳压器(降压转换器)。该系列的所有电路均能够以极佳的线路和负载调节驱动1.0 A负载。这些器件提供3.3 V,5.0 V,12 V,15 V的固定输出电压和可调输出版本。 此降压开关稳压器旨在最大限度地减少外部元件的数量,从而简化电源设计。标准系列电感器针对LM2575进行了优化,由多家不同的电感器制造商提供。 由于LM2575转换器是一种开关电源,与传统的三端线性稳压器相比,其效率要高得多,特别是在输入电压较高的情况下。在许多情况下,LM2575稳压器消耗的功率非常低,不需要散热器,也不会大幅降低其尺寸。 LM2575的特性包括在指定的输入电压和输出负载条件下保证4%的输出电压容差,以及振荡器频率的+/- 10%(0C至125C的+/- 2%)。包括外部关断,具有80 uA典型待机电流。输出开关包括逐周期电流限制,以及在故障条件下进行全保护的热关断。 特性 3.3 V,5.0 V,12 V ,15 V和可调输出版本 可调版本输出电压范围为1.23 V至37 V +/- 4%最大线路和负载条件 保证1.0 A输出电流 宽输入电压范围:4.75 V至40 V 仅需要4个外部元件 ...
    发表于 07-30 01:02 513次 阅读

    KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

    XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 405次 阅读

    SG3525A PWM控制器

    A PWM控制器用于控制所有类型的开关电源,可提供更高的性能和更少的外部元件数量。片内+5.1 V基准电压调整为+/- 1%,误差放大器的输入共模电压范围包括参考电压,因此无需外部分压电阻。振荡器的同步输入使多个单元可以从属,或者单个单元与外部系统时钟同步。通过连接在CT和放电引脚之间的单个电阻可以编程大范围的死区时间。该器件还具有内置软启动电路,仅需外接定时电容。关断引脚控制软启动电路和输出级,通过脉冲关断的PWM锁存器提供瞬时关断,以及具有更长关断命令的软启动循环。当VCC低于标称值时,欠压锁定会禁止输出和软启动电容的变化。输出级采用图腾柱设计,能够吸收和输出超过200 mA的电流。 SG3525A的输出级具有NOR逻辑,导致关闭状态的低输出。 特性 8.0 V至35 V操作 5.1 V +/- 1.0%修剪参考 100 Hz至400 kHz振荡器范围 单独的振荡器同步引脚 可调节死区时间控制 输入欠压锁定 锁存PWM以防止多个脉冲 逐脉冲关机 双源/灌电流输出:+/- 400 mA峰值 无铅封装可用* 应用 半桥 推拉式 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 21:02 1446次 阅读
    SG3525A PWM控制器

    LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

    NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
    发表于 07-29 19:02 280次 阅读