¿Cuál es la mejor manera de diseñar esta PCB de 4 capas con múltiples rieles de voltaje y una gran corriente de pulso?

Actualmente estoy trabajando en mi primer diseño comercial y este es el prototipo final antes de finalizar el diseño, así que quiero hacerlo lo más correcto posible. Mi PCB tiene 12V, 5V y 2 x 3.3V (digitales) y rieles separados de 3.3V (analógicos). La razón por la que tengo 3 3V3 diferentes se debe al consumo de energía, estoy usando dos MCU y algunos circuitos analógicos, por lo que un solo 3V3 no es viable si necesito un disipador de calor.

ingrese la descripción de la imagen aquí

ingrese la descripción de la imagen aquí

FYI M3 es un módulo DC-DC con todas las tapas, etc. en él. El diseño final tendrá un circuito de conmutación dedicado.

12V-T aún no está escrito en piedra. Este riel se usará para impulsar una gran corriente en una bobina (1A+), pero puedo cambiar U1 por 15 V, 18 V o 24 V, necesito probar experimentalmente con esta placa. Vtemp será +3V desde la salida del regulador dependiendo del voltaje que se decida. En este ejemplo es de 15V.

Este diseño tiene una combinación de circuitos analógicos sensibles, circuitos digitales con varios requisitos de voltaje y un gran circuito de impulsos de corriente. Estoy limitado a una PCB de 4 capas debido a los costos. No estoy dividiendo el plano de tierra ya que el consenso parece ser que no hay consenso y que en realidad puedes empeorar las cosas. Tengo la intención de simplemente agrupar todos los circuitos separados (excepto el pulso) en sus propias áreas y tenerlos en la capa superior. La segunda capa sería un suelo sin dividir. La tercera capa sería para los rieles de voltaje más pequeños (5V, 3.3V, etc.) y la capa inferior sería mi circuito de pulso:ingrese la descripción de la imagen aquí

Q2A recibe un pulso de reloj y J13 es un encabezado que conecta una bobina de cable.

Ahora mis preguntas:

  1. ¿Tiene sentido separar el circuito que tiene la gran corriente pulsante y colocarlo en el plano inferior, si los demás circuitos están en la parte superior? Este circuito genera una EMF trasera grande (250V+) a través de Q4 que es necesaria para el diseño.
  2. ¿Puedo tener el riel 12V-T como trazos grandes en el plano inferior junto al circuito, en lugar de tener su propio plano? ¿Sería esto mejor que tenerlo como parte del plano de potencia dedicado?
  3. Si dedico el tercer plano para las otras fuentes de alimentación/rieles de voltaje, ¿simplemente divido físicamente el plano de cobre en secciones y luego lo conecto a los componentes correspondientes a través de vías?

Cualquier idea o consejo sería apreciado. Ya tengo una buena idea de en qué dirección quiero ir, pero quiero alguna confirmación/consejo de que no estoy haciendo nada obviamente estúpido.

¿Qué está conectado a "CoilTX"? ¿Podría hacerlo con un simple interruptor N-FET de lado bajo en su lugar?
Lamentablemente no. Debido a razones históricas y la forma en que la bobina se fabrica/conecta a la placa, tiene que ser FET de lado alto para que un lado de la bobina esté conectado a tierra en todo momento.
Veo. Solo revisando.

Respuestas (1)

¿Cómo planea pre-colocar sus "tableros"?

¿Conectores externos? ¿En un borde? ¿Dos bordes?

¿Primeras tareas? Ejemplo: Dos capas para distribución de suministros (+5V, GND), ya que tiene algunas conexiones... Una capa para señales, Una capa Gnd1 para señales de tierra (casi sin corriente, en general corriente débil).

Algunas precauciones a seguir: (no limitadas) El desacoplamiento bueno y más corto de las fuentes de alimentación de todos los OPamps... El desacoplamiento bueno y más corto de las fuentes de alimentación de todos los circuitos digitales... Mantenga el "área" geométrica de las "líneas conductoras de alta corriente" lo más pequeña posible como sea posible... Solo una conexión de punto GND para todos los "gnd", cerca de la fuente de alimentación general GND, en el lateral (15V)...