Sollte in einem Aufwärtswandler die Masseebene unter der Gate-Spur platziert werden?

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Beim Entwurf des Leiterplattenlayouts für einen DC-DC-Aufwärtswandler wird keine Masseebene unter der Induktivität platziert, um induzierte Erdströme zu verhindern. Bei SMD-MOSFETs dient der Drain (Schaltknoten) normalerweise als Kühlkörper. Da er klein sein sollte, aber viel Wärme ableitet, ist es sinnvoll, ihn auf beiden Seiten zu gießen und mit Durchkontaktierungen zu verbinden. Dies bedeutet, dass sich keine Grundebene unter dem Switch-Knoten befindet (ich verwende einen IRFH5025 , wenn Sie visualisieren möchten , wie das Paket aussieht).

Es ist mir jedoch nicht klar, ob es vorteilhaft ist, die Masseebene unter dem Rest des MOSFET zu platzieren, insbesondere die Gate-Spur, den Erfassungswiderstand und das Stromerfassungsfilter.

Dies kann einerseits die magnetische Interferenz durch den Induktor begrenzen. Andererseits würde es die MOSFET-Gate-Kapazität erhöhen und einen anderen Pfad für den Rückstrom direkt unter der ziemlich empfindlichen Stromerfassungsspur bereitstellen.

Hier ist ein Bild mit dem Bereich, den ich als orange markiert betrachte:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Soll ich diesen Bereich von der Grundebene fernhalten?

pcb-design switch-mode-power-supply dc-dc-converter boost Jan Rychter
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Die Kapazität des Leistungs-MOSFET-Gates ist so hoch, dass die Masseebene nichts Wesentliches hinzufügt - Sie können dies von der Liste der Bedenken streichen. Es kann jedoch auch andere berechtigte Bedenken geben. Mein eigenes Gefühl ist, dass mehr Kupfer, um Wärme von der Gegend wegzuleiten, eine gute Sache ist, aber ich bin interessiert, andere Ansichten zu hören.
Brian Drummond
Mehr Kupfer wird keine Wärme wirklich wegleiten, da ich über die Grundebene spreche. Die meiste Wärme wird vom MOSFET über den Drain (und seinen SMD-Anschluss "Powerpad") abgeführt, der der Schaltknoten und nicht Masse ist.
Jan Rychter
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Bedenken Sie, dass die Gate-Induktivität proportional zu der Fläche ist, die von der Gate-Spur und dem Rückstrompfad umschlossen ist, und dass dies die Schaltgeschwindigkeit stärker einschränken kann als die zusätzliche Kapazität (die im Vergleich zum MOSFET wahrscheinlich klein ist und leicht von einem starken überwunden werden kann) Torfahrer)
Phil Frost

Antworten:

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In vielen Hochleistungs-AC / DC-Designs, an denen ich gearbeitet habe, teilen wir die Grundebenen im Allgemeinen so auf, dass die Leistungsrückführung von der Steuerrückführung ferngehalten wird. Die beiden Ebenen sind an einem Punkt miteinander verbunden. Wo immer möglich, versuchen wir, so viel Kontrolle wie möglich mit der Kontrollrückführungsebene abzuschirmen, sogar mit Gate-Ansteuersignalen.

Denken Sie daran, dass ein guter MOSFET-Treiber viel Strom liefert und senkt. Solange Ihre Gate-Spur nicht zu lang ist, ist es ziemlich schwierig, genügend Signal an der Verbindung zu induzieren, um den MOSFET-Antrieb zu stören.

Adam Lawrence
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Ich war mehr besorgt über Störungen des Stromerfassungsnetzwerks. Ich kann in diesem Design nicht wirklich einen Sterngrund haben, aber die Leistungsrückgabe ist in meinem Fall kürzer als die Steuerrückgabe. Ich wünschte, ich könnte ein Bild posten, aber SE erlaubt es mir nicht, da ich neu bin.
Jan Rychter
@JanRychter poste einen Link zu dem Bild in deiner Frage, und jemand anderes mit genügend Vertretern kann es richtig einbetten.
Toby Lawrence
Nachdem ich diese Antwort überlegt und erneut gelesen hatte, entschied ich mich, sie als "JA" auf meine Frage zu beantworten. Deshalb erweiterte ich die Grundebene, um den orange markierten Bereich abzudecken.
Jan Rychter