Estoy planeando alimentar mi PCB directamente desde una fuente de alimentación de banco de 5V y 12V. El riel de 5 V alimentará más de 10 circuitos integrados (varias puertas lógicas AND/OR, comparadores de alta velocidad y un uC). Estimo un máximo de unos pocos cientos de mA de consumo de corriente para alimentar todo en este riel. El riel de 12 V es únicamente para la fuente de alimentación de alta potencia de un controlador MOSFET IC.
Tengo condensadores de desacoplamiento adecuados lo más cerca posible de cada circuito integrado de acuerdo con sus hojas de datos, pero dado que la alimentación principal proviene directamente de una fuente de alimentación de banco, ¿necesitaré condensadores de desacoplamiento cerca del conector de entrada de alimentación?
Sé que cuando se trabaja con LDO/reguladores de conmutación, es necesario tener una combinación de condensadores a granel y condensadores cerámicos para disminuir la impedancia en un amplio rango de frecuencia y reducir la ondulación del voltaje de salida. Intuitivamente, creo que también es necesario en mi caso, ya que la energía de la fuente viajará a través de conectores/pines adicionales, lo que agrega inductancia. Hasta ahora, tengo una tapa a granel de 22uF y cerámica de 47nF en el riel de 5V como seguro. Me encantaría alguna orientación sobre cómo puedo diseñar mejor esto en el futuro. ¡Gracias!
Agregar condensadores cerámicos y a granel en sus rieles de alimentación es ciertamente una buena práctica. Hacen muy poco daño (al aumentar la corriente de entrada cuando enciende su circuito y resulta en un aumento muy pequeño en la corriente de fuga a través de los capacitores).
Un sistema de suministro de energía bien diseñado para circuitos que exigen una mayor confiabilidad a menudo hará algunos trucos, agregar capacitores de desacoplamiento es sin duda uno de ellos. Además, la forma en que enruta su vcc y la pista de tierra en la PCB también puede desempeñar un papel vital en el rendimiento confiable de los microcontroladores (los comparadores y otros chips lógicos/analógicos básicos suelen ser un poco más indulgentes). Fundamentalmente, esto es importante porque un microcontrolador que podría restablecerse en medio de una secuencia de operación compleja podría tener consecuencias preocupantes (pero, de todos modos, debería estar preparado para eso en términos de software).
Dependiendo de cuánta confiabilidad desee lograr, puede intentar minimizar la longitud de las pistas para vcc y tierra. Use pistas más anchas siempre que sea posible e intente minimizar la caída potencial tanto en VCC como en las pistas de tierra. Si su circuito se distribuye en varias placas, también podría tener sentido usar reguladores reductores dedicados para cada módulo que alimenta un vcc común de mayor voltaje. Si su circuito tratara con sistemas de mayor voltaje, entonces su arquitectura cambiaría aún más y querría que los módulos pudieran alimentarse de suministros aislados hablando ópticamente con otros módulos. Por lo general, si alcanza ese tipo de expectativas de confiabilidad, querrá confiar en las fuentes de alimentación de alto rendimiento y crear redundancias.
Dicho todo esto, para un circuito experimental basado en laboratorio que se espera que no dure más que la duración del experimento, ya está bien.
El factor de amortiguamiento de un circuito RLC en serie es:
Un circuito bien amortiguado tiene .
El peor de los casos para subamortiguado es C baja, L alta, R baja. Si solo tiene baja capacitancia, tapas de ESR bajas en su placa como cerámica, más inductancia de cable, entonces el circuito RLC en serie formado a partir de la tapa de salida del suministro de banco, la inductancia de cable y las tapas de la placa pueden tienen un factor de amortiguamiento bajo. Combinado con cargas de conmutación como chips digitales o su controlador MOSFET, esto puede generar una cantidad de timbres poco saludables en el VCC local.
Además, como muchos reguladores de voltaje, el suministro de banco puede ser condicionalmente estable dependiendo de la capacitancia de carga y la ESR, y en este caso una C baja y una ESR baja también es el peor de los casos.
La solución es añadir más resistencia para aumentar . Por supuesto, no puede poner demasiada resistencia en serie con el suministro, por lo que esta resistencia generalmente toma la forma de la ESR de la tapa a granel en el tablero. El valor no es crítico, cualquier límite de uso general con unos pocos ohmios ESR funcionará bien.
Puede probarlo, probar VCC con un osciloscopio mientras los circuitos consumen corriente pulsada, con y sin tapa a granel. Si ve menos ondulación con la tapa, es que la tapa funciona. Si ve menos timbre, esa no es la capacitancia real, es el ESR que proporciona una mejor amortiguación.
DKNguyen
keith