개요: 이 애플리케이션 노트에서는 시스템 설계자들이 적합한 레이아웃 기법과 신호 라우팅을 적용하는 데 도움을 줄 수 있는 방법에 대해 설명한다. 레이아웃 및 부품 설명은 PMU를 사용하는 애플리케이션에서 잡음 픽업(pick-up)을 최소화하고 열 소비를 관리하도록 해 줄 것이다.
개요
모든 정확 전자 회로와 마찬가지로 지원 부품 및 레이아웃의 적합한 선택은 최상의 성능을 보장한다. 이 애플리케이션 노트에서는 MAX9949/MAX9950 PMU의 회로, 보정, 레이아웃 및 열 관리 요구사항에 대해 설명한다.
소자 설명
MAX9949/MAX9950은 ATE 및 기타 기기를 위해 설계된 듀얼 PMU이다. 소형 크기, 폭넓은 효과 및 측정 범위, 그리고 높은 정밀도로 인해 MAX9949/MAX9950은 핀 당 또는 사이트 당 하나의 PMU를 필요로 하는 테스터에 적합하다. MAX9949/MAX9950은 사용자의 애플리케이션에 따라 PMU의 전압 및 전류 범위를 확장하기 위해 사용할 수 있는 외부 버퍼 구동 기능을 내장하고 있다.
별도 전원판 및 접지판을 갖춘 멀티레이어 PCB를 사용한다. 전원 및 접지를 위해 1온스 동(copper)을 사용한다. 보드 레이어가 중요할 경우, 전원판은 VCC, VEE 및 VL 레벨을 위해 공유될 수 있다. 참고: AGND는 내부 기준 접지이므로 완벽히 유지되어야 한다. 디지털 전류는 아날로그 입력 근처에 있는 AGND 전원판을 흐르지 말아야 한다. 최상의 솔루션은 AGND 및 DGND를 위해 분리된 접지판을 갖는 것이다. 그러나 세심한 보드 레이아웃을 통해 접지를 공유할 수 있다.
주 증폭기 보상 커패시터 CCM을 PMU에 가깝게 위치시켜 기생 전류를 최소화한다. (MAX9949/50 데이터 시트의 블록 다이어그램을 참조한다.)
민감한 입력
PMU는 미세 전류를 측정할 수 있기 때문에 잡음에 대한 민감도가 매우 높다. RxCOM, RxA, RxB, RxC, RxD 및 RxE 입력은 잡음이 많은 전류 전달 노드, 예를 들어, 디지털 스위칭 노드로부터 분리되어야 한다. RxDx 및 RxAx 전류 감지 입력 노드의 경우도 마찬가지이다.
잡음이 많은 신호
DUTHx 및 DUTLx 비교기 출력은 대형 dV/dT를 발생시킬 수 있으며, 이러한 출력은 PMU의 민감한 입력으로부터 분리되어야 한다.
또한 디지털 입력은 PMU의 민감한 입력으로부터 분리되어야 한다.
내장 비교기(특히 공유 접지판이 있는)를 1비트 A/D로서 사용하거나 비교기 레벨이 아날로그 입력과 매우 근접한 애플리케이션에서 사용할 경우, 비교기 풀업 저항을 10K로 높이고 1nF 커패시터를 이러한 저항과 병렬로 위치시킨다. 이러한 변경은 비교기 상승 시간을 크게 증가시킨다. 그러나 비교기는 액티브 로우 출력이므로, 이러한 절충은 신속한 과전류 조건 검출에 영향을 주지 않으므로 받아들여질 수 있다.
보상
전원
전원 연결은 PMU 핀에 가까운 양호한 고주파 커패시터를 사용하여 바이패스되어야 한다. 대부분의 경우 0.1µF 세라믹 커패시터가 사용될 수 있다. MAX9949/MAX9950은 최고 25mA의 전류를 부하로 공급할 수 있다. 로우 임피던스 부하 또는 용량성 부하를 갖는 애플리케이션은 전원 공급장치로부터 대형 전류를 요구한다. 4 ~ 6개 PMU 당 1µF의 공유 바이패스 커패시터는 이러한 애플리케이션에서 동적 성능을 향상시킨다.
주 증폭기
PMU의 주 증폭기는 120pF 커패시터를 사용하여 보상될 때 최대 2500pF까지 부하로 안정화되도록 설계되었다. 긴 안정화 시간을 희생시키고 주 증폭기 보상을 적게 하면 더 빠른 상승 시간이 가능하다.
열 관리
MAX9949/MAX9950은 열 기능이 향상된 64-TQFP 패키지로 제공된다. 사용자는 2가지 패키지 옵션, 즉 윗면 노출 패드-EPR 또는 밑면 노출 패드-EP에서 선택할 수 있다.
열이 패키지의 밑면으로 전도되는 애플리케이션에서 보드의 열 부착 패드는 윗면 트레이스 레이어에 만들어져야 한다. 참고: 노출 패드는 칩의 가장 (-)전원에 전기적으로 연결된다 (VEE). 이 패드는 VEE에 연결되거나 부동 상태(floated)가 되어야 한다. 노출 패드를 다른 전기 접촉점에 연결하지 않도록 한다. 부착 패드 폭과 길이는 열 부착 구조의 해당 폭 및 길이보다 1mm 이상 커서는 안 된다. (자세한 내용은 EIA/JEDEC 표준 JESD51-5와 JESD51-7을 참조한다.)
열이 패키지의 윗면으로 전도되는 애플리케이션에서는 능동 냉각(active cooling)이 권장된다. 패키지의 윗면을 액체 냉각된 실리콘 블래더 또는 물/액체로 냉각된 차가운 판과 접촉시킨다. 여기에서도 노출된 패드는 VEE에 전기적으로 연결된다.
결론
적합한 지원 부품 및 레이아웃을 선택할 경우 사용자는 최종 애플리케이션을 위해 PMU로부터 가장 정확하고 효율적인 성능을 제공할 수 있다.
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