100kHz PWM Motor driver Consideraciones de PCB / cable

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Estoy diseñando una placa para conducir un micromotor de CC que requiere una señal PWM de 100 kHz. La placa es principalmente una placa de diseño digital, con muy poca señalización analógica. Estoy planeando conducir el motor con el motor IC STSPIN240 a través de una MCU STM32. La tensión de alimentación es de 6 V, necesito una tensión del motor de 4V98, es decir, conducir el motor a 100 kHz PWM a un ciclo de trabajo de 0,83 para las características de par / velocidad deseadas con la carga máxima.

El seguimiento de la señal desde la MCU al IC del motor viajará aproximadamente 70 mm. La salida PWM del IC del motor va a una placa secundaria a través de dos conectores macho / hembra kk + cable. Luego va desde la parte inferior a la parte superior de la placa, aproximadamente 30 mm de seguimiento, y sale de esta placa hija a través de dos conectores macho / hembra kk + cable al motor de CC.

El tablero es un tablero de cuatro capas. Señal, señal de tierra, potencia, señal. Los pasos que planeo tomar para estas señales:

  1. A las señales de MCU PWM se les asignarán pistas dedicadas, no usarán vias e irán lo más directas posible.
  2. El plano de tierra en la PCB proporcionará la ruta de acceso de la MCU PWM.
  3. Cada vez que una señal PWM cruza una señal, la cruzará perpendicularmente.
  4. La salida y la entrada de la MCU se rastrearán directamente al conector (distancia de < 10mm)
  5. Los cables de salida de MCU PWM serán retorcidos, longitud de 30 mm.
  6. Se rastrearán las pistas en la placa hija y se enviarán a la capa superior para el segundo conector con < 30mm de seguimiento.
  7. El cable al IC del motor es un cable plano, ¿se debe convertir en otro par trenzado?
  8. Cuando la señal va a un conector, el conector se rodeará de via a tierra.

¿Suenan estas consideraciones de diseño suficiente?

    
pregunta ConfusedCheese

1 respuesta

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Las señales analógicas se eliminarán, si hay un fuerte acoplamiento a través de los campos electrostáticos y , la impedancia del nodo analógico (no la resistencia sino la impedancia) es ALTA. El acoplamiento es por filtro de paso alto; cualquier resistencia en la señal analógica es suficiente para implementar una DC_response.

Considere el acoplamiento capacitivo, de 1 mm por 1 mm de superposición de sus trazas perpendiculares, con 1/3 de 1/16 "de espacio (0,5 mm). Er de FR4 es 5. La capacitancia es

Eo * Er * Área / Distancia = 9e-12 * 5 * 1mm * 1mm 0.5mm = 9e-11 * 1mm = 9e-14 faradio. O ~~ 1e-13 Farad

Si su nodo tiene una capacitancia de 10pF, su nivel de voltaje inyectado es del 1% de la señal PWM (más cualquier pico de conmutación).

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Respecto a los campos magnéticos, uso

Vinduce = 2e-7 * Área / Distancia * dI / dT

donde Área es el largo * ancho de una señal analógica / RTN vulnerable y Distancia es el espacio más cercano entre las líneas PWM y ese bucle analógico.

Suponiendo un bucle de 1 cm (0,01 metro * 0,01 metro) a 1 cm de distancia, el PWM que cambia 1amp en 100 nanosegundos, el Vinduce es

2e-7 * 0.01 * 0.01 / 0.01 * 10 ^ 7 amp / segundo

2e-7 * 0.01 * 10 ^ 7 = 0.02 voltios

En el borde de conmutación de 100 nanosegundos, cualquier avión tendrá unos dB de blindaje de efecto de piel. Los bordes más lentos serán incluso menos atenuados, pero también inducirán voltajes más pequeños en el bucle analógico.

    
respondido por el analogsystemsrf

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