Opciones de conexión a tierra entre tres PCB

Tengo una placa de circuito impreso (llamémosla placa de circuito impreso n.° 1) que tiene una batería de iones de litio como fuente de alimentación, que suministra de 12 V a 17 V. La energía de la batería se usa para bajar a 6 V usando un convertidor reductor en la PCB #1. Una conexión de cable envía la potencia de entrada (12V-17V) a la segunda PCB (llamémosla PCB #2). El 12V-17V se regula a 12V usando un convertidor DC-DC no aislado. Tanto los 6 V de la PCB n.° 1 como los 12 V de la PCB n.° 2 se envían (usando cables) a la tercera PCB, la PCB n.° 3.

Nota aparte: PCB n.° 1 y PCB n.° 2 están "grabados en piedra" y no se pueden cambiar.ingrese la descripción de la imagen aquí

Actualización: se agregó la nota sobre las salidas DAC de 5V.

Un DAC de 5 V envía dos salidas al circuito de 12 V (utilizado como señales de control para dos módulos convertidores HV DC-DC).

Mi pregunta es si el retorno de 5 V y el retorno de 12 V en la PCB n. ° 3 deben unirse. Si me uno a ellos, ¿no crearía eso un bucle de tierra?

Actualmente los tengo separados y tengo un vertido de cobre para cada uno. El retorno de 12 V se muestra en la imagen superior como verde claro; el retorno de 5V se muestra en la imagen inferior como verde oscuro.

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Si deben estar conectados, debo:

  • (a) simplemente únalos y en lugar de tener GND-12V y GND-5V, ¿tendré GND?
  • (b) unirlos en un punto usando una conexión de baja impedancia, es decir, usando una resistencia de 0 ohmios o un puente.
  • (c) unirlos en un punto usando una resistencia? (Yo personalmente nunca he hecho esto, pero se ha hecho)
  • (d) unirlos, pero mantenerlos separados con una hendidura en el suelo/plano?
  • (e) ¿debería dejarlos como están, es decir, separados entre sí en el PCB n.º 3?

Gracias de antemano.

Simplemente unirse a ellos es probable que sea lo mejor. Tenga suficientes condensadores de desacoplamiento para que la corriente de la placa n.º 3 a las fuentes de alimentación sea principalmente de baja frecuencia. Con los DAC que suministran señales en las regiones de voltaje, desea tener una referencia de tierra sólida entre ellos. Si los enlaces entre las fuentes de alimentación y la placa n. ° 3 son ruidosos (no digo que lo sea, con información limitada, la suposición sería del convertidor CC-CC), con suficiente desacoplamiento (hay una razón para este nombre) condensadores en la placa # 3, puede colocar perlas de ferrita entre una o ambas fuentes de alimentación y la placa n.º 3.

Respuestas (2)

En cualquier circuito, la corriente tiene que regresar a la fuente y tomará la ruta de menor impedancia para hacerlo. Entonces, echemos un vistazo a su circuito, realmente no especificó cómo funciona la tercera placa, lo cual es importante. Hay problemas con los que se encontrará que pueden o no ser un problema para usted. Tampoco hay información sobre los cables secundarios que podrían estar conectados a la placa.

Si planea enviar este diseño a través de pruebas de cumplimiento normativo o un certificado de la FCC, tendrá problemas potenciales. Si tiene electrónica analógica sensible, este diseño también tendrá problemas potenciales. Si no planea realizar ninguna prueba, siempre que no tenga demasiada ondulación, debería estar bien.

1) Si conecta las tarjetas, formará un bucle de tierra con su cableado con las tierras; para reducir este problema, deberá minimizar el área del bucle Y reducir la impedancia entre las tarjetas 1, 2 y 3 tanto como sea posible. Esto significa mantener los cables cortos y la distancia entre las placas estrecha. Utilice un cable de calibre más grueso para mantener baja la impedancia entre las placas (para reducir el ruido de modo común).

2) Si no conecta los terrenos, tendrá una buena antena dipolo.

También hay algunas cosas que puede hacer para mitigar estos problemas, para evitar que el ruido de alta frecuencia llegue a los convertidores de CC a CC y a su placa, podría usar una ferrita en el cable (aumentando la inductancia y, por lo tanto, aumentando la impedancia de alta frecuencia). )

Otra forma de probar esto es unir los dos planos de tierra en varios lugares con resistencias de 0 ohmios, si una forma funciona mejor que la otra, puede dejarlas o quitarlas. Cuantas más resistencias tenga en más lugares, mejor se aproximará a un plano de tierra conectado. Esto no es exactamente lo mismo que tener un plano de tierra vendido, ya que agregará algunos nH de inductancia y mΩ de resistencia entre los planos, pero funciona muy bien para las pruebas.

EMC es un arte, porque la mayor parte depende de parásitos y elementos de circuito que son difíciles e imposibles de medir. Algo que podría funcionar para un diseño puede no funcionar bien para otro debido a los pequeños detalles. Una buena manera es planificar esto en la fase de diseño y proponer buenos métodos de prueba.

La tercera placa crea una salida de alto voltaje. El circuito de 12 V alimenta principalmente los convertidores HV DC-DC y algunos relés. El circuito de 5V controla los convertidores HV DC-DC. Hay algunos circuitos integrados analógicos que miden la retroalimentación de alto voltaje. 1) Los tableros están todos cerca uno del otro. La PCB n.° 2 está montada en la PCB n.° 3 y la PCB n.° 1 está a unas pocas pulgadas de distancia. La conexión entre la PCB #1 y las otras dos PCB es un cable plano de 20 pines. 2) ¿Debería preferir tener una buena antena dipolo sobre bucles de tierra? No tengo demasiado espacio y poner varias resistencias de 0 Ohm no sería fácil de hacer.
Como dije, todo se reducirá a las pruebas, hay demasiados factores en juego. Si está utilizando esto en un producto, querrá hacerlo y ver qué funciona mejor para su aplicación. Si no lo eres, entonces haz tu mejor esfuerzo. Las resistencias 0603 no ocupan mucho espacio, si tiene que pasar a las 0402. También hay puentes de soldadura que podría usar en la pcb google.com/…

Si el circuito lógico está completamente separado entre las secciones de 5 V y 12 V tal como las dibujó, entonces no es necesario que compartan una conexión a tierra común. Solo necesita una tierra común si usa la salida de la sección de 5V como entrada a la sección de 12V o viceversa.

Olvidé agregar que hay dos salidas DAC de 5V que se envían al circuito de 12V. He actualizado la imagen y el texto. Gracias.
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