Introducción
El diseño del layout en convertidores conmutados es un aspecto crítico que influye directamente en el rendimiento eléctrico, térmico y electromagnético del sistema. Una mala distribución de los componentes o rutas de corriente puede provocar inestabilidad, emisiones indeseadas y dificultades en la certificación del producto.
Este artículo presenta una recopilación de buenas prácticas enfocadas en topologías tipo buck, aplicables tanto en prototipos como en productos de producción en serie. Las recomendaciones están orientadas a ingenieros electrónicos que buscan maximizar la eficiencia y la robustez de sus diseños desde la fase de PCB.
Recomendaciones clave de diseño con el regulador MP9942 de MPS
1. Orientación de la inductancia
Orientar el punto de la inductancia (pin 1) siempre hacia el pin de SW del integrado (en este caso, pin 3) con el fin de reducir la emisión de ruido electromagnético y mejorar el comportamiento en pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC).
2. Filtrado LC óptimo
En el filtrado LC, situar los MLCCs inmediatamente después de la inductancia para reducir al máximo las corrientes triangulares. Esto reduce el rizado en la salida (I_ripple) (~5.28mm).
3. Rutas de conmutación cortas
Mantener el camino entre el pin SW y la inductancia lo más corto posible para minimizar bucles de alta frecuencia. Cuanto más corto sea el bucle de alta frecuencia, menor será la radiación y los problemas asociados al ringing. (~4.75mm).
4. Lazo de entrada en topología Buck
En topologías tipo “buck”, considerar crítico el lazo de entrada; ubicar los MLCCs lo más cerca posible del pin VIN. Al minimizar el bucle de entrada (~2.58mm), se reducen los problemas que pueda dar la EMI conducida.
5. Área bajo la inductancia libre de cobre
Para evitar la generación de corrientes de Eddy (o de Foucault), es fundamental mantener libre de cobre el área directamente bajo la inductancia. Esto minimiza pérdidas por calentamiento y mejora la eficiencia global del sistema. En este caso extendemos el area libre de cobre hasta el final de la PCB porque tanto en top como en bottom no tenemos GND.
6. Compacticidad del plano de masa
Finalmente, una distribución compacta del plano de masa es clave para asegurar rutas de retorno eficientes, baja impedancia y una correcta disipación térmica. Se deben evitar planos fragmentados o largos retornos que puedan actuar como antenas.
Conclusión
El éxito en el diseño de convertidores conmutados no depende exclusivamente de la selección de componentes, sino también de una implementación cuidadosa en el diseño del layout. Aplicar estas prácticas permite no solo cumplir con normativas EMC exigentes, sino también mejorar la estabilidad térmica y la durabilidad del sistema. Estas recomendaciones forman una base sólida para desarrollar soluciones eficientes, robustas y preparadas para entornos industriales exigentes.
Soporte en las fases de diseño y prototipado
En Eurotronix, entendemos que el éxito de un diseño no termina en la teoría. Por eso, ponemos a disposición de nuestros clientes un equipo de Product Managers y Field Application Engineers especializados que ofrecen soporte técnico en cada fase del desarrollo, desde la selección de componentes hasta la optimización del layout y la validación final.
Si estás interesado en profundizar en el diseño de este regulador de MPS, contacta con nuestro equipo técnico para recibir soporte en todas las fases del proyecto:
- Elaboración del esquemático
- Selección de la inductancia
- Optimización del layout siguiendo las recomendaciones descritas en este artículo
Además, si deseas incorporar el MP9942 en tus proyectos, ponemos a disposición placas de evaluación que facilitan la fase de prototipado y reducen tiempos de desarrollo.
Nuestro compromiso es acompañar a los ingenieros en el diseño de soluciones más fiables y eficientes, aportando no solo productos de calidad, sino también el conocimiento y la experiencia necesarios para afrontar con éxito cualquier proyecto.
