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2021.12.08 DC/DC

그라운드

승압 DC/DC 컨버터의 기판 레이아웃

이번에는 그라운드에 대해 설명하겠습니다. 그라운드는 매우 중요하며 그라운드의 강화가 필요하다고 일컬어 지고 있습니다. 그라운드를 충분히 고려하지 않고, 기본이 되는 룰을 따르지 않는 그라운드는 트러블의 원인이 됩니다. 하기는 그라운드와 관련하여 꼭 지켜야 하는 주의점입니다. 참고로, 본 내용은 승압 DC/DC 컨버터에만 한정된 내용은 아닙니다.

그라운드

먼저, 아날로그 소신호 그라운드와 파워 그라운드는 분리해야 합니다. 파워 그라운드는 비교적 배선 저항이 낮아, 방열성이 우수한 Top Layer에 분리하지 않고 레이아웃하는 것이 기본입니다.

파워 그라운드를 분리하여 비아를 통해 이면에 접속하면, 비아의 저항이나 인덕터의 영향으로 인해 손실이나 노이즈의 악화를 초래하게 됩니다. 내층이나 이면에 GND Plane을 배치하는 것은 기본적으로 DC 손실의 경감, 실드, 방열이 목적이며, GND로서는 어디까지나 보조적인 역할을 하는 것입니다.

하기 그림은 이번 사례의 기판 레이아웃입니다. Top Layer의 파워 그라운드 (PGND, 주황색 부분)와 아날로그 소신호 그라운드 (AGND, 하늘색 부분)의 기본적인 레이아웃 예입니다.

다층 기판에서 내층이나 이면에 GND Plane을 배치하는 경우는, 고주파 스위칭 노이즈가 많은 파워 그라운드에 주의해야 합니다. 2nd Layer에 DC 손실 경감을 위한 파워 GND Plane이 있는 경우, Top Layer와 2nd Layer 를 다수의 비아로 접속하여, 파워 그라운드의 임피던스를 작게 합니다. 그리고, 3rd Layer에 커먼 그라운드, 4th Layer에 신호 그라운드가 있는 경우, 파워 그라운드와 3rd, 4th Layer 그라운드의 접속은 고주파 스위칭 노이즈가 적은 출력 콘덴서 부근의 파워 그라운드만을 접속합니다. 절대로 노이즈가 많은 입력이나 프리휠 다이오드의 파워 그라운드를 접속해서는 안 됩니다. 하기 단면도 이미지를 참조하여 주십시오.

키 포인트

・AGND와 PGND는 분리해야 한다.

・PGND는 분리하지 말고, Top Layer에 레이아웃하는 것이 기본이다.

・PGND를 분리하여 비아를 통해 이면으로 접속하면, 비아의 저항 및 인덕터의 영향으로 인해 손실 및 노이즈가 악화된다.

・다층 기판에서 내층 및 이면에 GND Plane을 배치하는 경우에는, 고주파 스위칭 노이즈가 많은 입력이나 다이오드의 PGND와의 접속에 주의해야 한다.

・Top Layer의 PGND와 내층 PGND Plane의 접속은, DC 손실 경감을 위해 다수의 비아로 접속하여 임피던스를 낮춘다.

・커먼 그라운드 및 신호 그라운드와 PGND의 접속은, 고주파 스위칭 노이즈가 적은 출력 콘덴서 부근의 PGND로 접속하고, 노이즈가 많은 입력이나 다이오드 부근의 PGND로 접속해서는 안된다.

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