Haladás lóugrással
Hogyan haladjunk tovább Nyák-terveinkkel
2-csatornás, hobbi, PWM ventilátor vezérlő
Az újra-feltöltés okán kicsit átszerkesztettem a cikket. A nyáktervben lényegi módosítás azóta nem történt, csak egészen apró, kozmetikai beavatkozásokat eszközöltem.
Akinek már a könyökén jön ki nyáktervezés buktatóiról szóló aprólékoskodás és csak az üldözős jelenetre kíváncsi, az lapozzon a 5. oldalra, onnét taglaljuk a kapcsolást magát, illetve az építést.
Az alkatrészek célszerű elhelyezését, mind elektromos, mind mechanikai szempontból már elsajátítottuk az előző két részben, erre itt nem térünk ki. Továbbra is a Bottom a huzalozási rétegünk és az SMD alkatrészeink lakóhelye, a Top layer marad összefüggő GND-nek és a furatszerelt kezelőszerveknek.
Az fenti képen a huzalozási rétegen kiemeltem a GND-vel kapcsolatos részeket. A jobb alsó sarok kb. a nyák közepéig, valamint a bal alsó sarok környéke is ki van töltve GND-vel. Ezek egy keveset segítenek az EMC-ben, mert extra árnyékolást adnak. Az áthallással kapcsolatos problémák nem a mi szintünkön jelentkeznek, de eltagadni sem célszerű. Még a 3V3-as vonalon is 800mV környékén van zaj-büdzsénk, annyit képtelenség összeszedni egy ilyen kis méretű és "lassú" nyákon. Egy 1Vp-p körüli high-speed LVDS-sel, vagy mondjuk PAM4-es kódolással már egészen máshogy festene az ábra.
Ami nem szép benne, hogy a hajszálvékony coplanar trackek nincsenek megfelelő sűrűséggel a túloldali GND-hez kötve, csak a két végükön. Ez így már egy bizonyos frekvencia felett tud rezonálni (ringing). Itt nem fog, de akkor sem szép!
Jobbra középen a flekk a Vreg hűtésén segít valamennyit, segítve a hűtranszfert a túlsó oldali tele-földre. Az igazi a 4-rétegű PCB lenne, mert ott még ha nem is azonos potenciálon van a két szélső rétegpár (pl. Signal-GND-PWR-Signal stack-up esetén), a vékony dielektrikum és az átlapolt rézfelületek miatt egészen jól szállítja el a keletkező hőt a konstrukció, még thermal/stitching VIA-k nélkül is. Valaki szerint a 10°C/W is elérhető, de nem tér ki rá, hogy ez a normál 0.2-0.4mm körüli dielektrikum vastagságra, vagy a ~0.1mm-esre vonatkozik.
A rézfólia termikus alkalmazásának a határa kb. egy 25-30mm-es sugarú kör a hőforrás origójától mérve. Ami ennél távolabb van, az már nem ad hozzá érdemben a kihűtéshez.
Az egyenleteshez közelítő PCB hőmérséklet (az egy, vagy több tele-GND fólia okán) jól tud jönni még egy szerény OPA-s mérőerősítőnél is, ahol a bemenőjel azonos nagyságrendbe esik a nyákon akaratlanul is keletkező termoelektromos feszültség-szintekkel. A rézfólia, a rajta lévő HASL ón, a forrasztó-ón, az alkatrészeink lábai és az azokon lévő bevonatok mind-mind eltérő fémek; és mint ilyenek, hőelemként fognak viselkedni. Ha az (passzív) alkatrész két lába azonos hőmérsékleten van, akkor ezek kiegyenlítik egymást, minden egyéb esetben viszont eltolják a mérést a hőkülönbség függvényében. Ezen is sokat segíthet egy 4-rétegű panel, így kevesebb gondot kell fordítani az ún. termikus körök mentén való alkatrész-elhelyezésre.
Egy jó copper balance nem csak a könnyebb marathatóságot segíti, de sokrétegű panelnál az egész strukturális egységére is jótékonyan hat. Egy szélsőséges példát hozva: sokrétegű nyákon, ahol konzekvensen csak az egyik része van "jól feltöltve rézzel", a másik része meg szinte tök üres; ott a hőpréselés folyamata közben nem mindenhol lesz egyenletes a nyomás. Mondjuk erről a tudós szakik is vitatkoznak, hogy mi okozza a későbbi delaminációt. Egyik váltig állítja, hogy a nem megfelelő tárolás és/vagy a párátlanítás (baking) hiánya, míg a másik szerint az egyenetlen rézeloszlás a fő kiváltója a jelenségnek. Megint mások ennél sokkal prózaibban látják: a gyártó nem hagyja elég ideig a hőprésben a stack-upot.
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
