Kleine buck converter op pcb ontwerpen

My 2 cents, en de opmerking dat ik nooit meer een computer layout maak.

@schema: Normaal hou je de ingangsspanning linksboven, de uitgangsspanning rechtsboven, en de gnd onder. Daar wordt een layout ook vaak logischer van. Zie ook de datasheet.

@layout:
C9 dichter bij U2
L1 dichter bij U2, hou de lus U2-2, L1,R4,U2-4 kort
Wat is er met C5 aan de hand?
R3 heeft een andere footprint dan R4?, beide ook zo dicht mogelijk bij U2

Volgens de datasheet heb je nogal wat speling, weinig critisch aan.

Maar:

7.4.1 Layout Guidelines
• VIN and GND traces must be as wide as possible to reduce trace impedance. The wide areas are also of advantage from the view point of heat dissipation.
• The input capacitor and output capacitor must be placed as close to the device as possible to minimize trace impedance.
• Provide sufficient vias for the input capacitor and output capacitor.
• Keep the SW trace as physically short and wide as practical to minimize radiated emissions.
• Do not allow switching current to flow under the device.
• A separate VOUT path must be connected to the upper feedback resistor.
• Make a Kelvin connection to the GND pin for the feedback path.
• Voltage feedback loop must be placed away from the high-voltage switching trace, and preferably has ground shield.
• The trace of the VFB node must be as small as possible to avoid noise coupling.
• The GND trace between the output capacitor and the GND pin must be as wide as possible to minimize its trace impedance.

Doe eerst een ERC: pin 1 is niet aangesloten omdat de verbinding niet op het eind van de pin eindigt...

Houdt er rekening mee dat de opgegeven capaciteit van keramische C's (altijd, soms enorm) spanningsafhankelijk is; het kan noodzakelijk zijn om de capaciteit en/of de spanning ruim te overdimensioneren.
Soms staat de afhankelijkheid in de datasheet, soms moet je die apart aanvragen; het kan per type, waarde en afmeting verschillen, zelfs van één fabrikant...
In het algemeen hebben fysiek grotere condensatoren er minder last van.

Bij een buck regelaar moet je inderdaad de lus klein houden, maar omdat pen 1 niet is aangeslote in je schema heeft @Henry pin 4 voor GND aangezien. De lus die zo klein mogelijk moet zijn is U2.1-L1-C2-U2.2.
Verder moet de verbinding naar U2.4 zo ver mogelijk van die lus verwijderd blijven.

In de datasheet staat meestal wel een layout.
Als je goed weet wat je doet, dan kun je daarvan afwijken.
Als je niet weet wat je doet, dan is het aan te raden die te volgen.

Dank voor de opmerkingn!
Schema tekenen is zeker niet mijn sterkste kant. Het ziet er altijd zo simpel uit maar als ik het zelf probeer lijkt het meestal niet veel. Ik probeer het logisch te maken ook door zo min mogelijk te 'kruisen'.
De layout liep(loopt) een beetje achter op het schema. Daardoor was inderdaad pin 1 in de layout nog niet met de ground verbonden. Inmiddels hersteld.
De verschillende maten van de weerstanden kloppen. Ik heb eerst de componenten bij TME gezocht en gebruikt wat er op voorraad is. De kleine is een beetje gekke waarde, 52.3k, en alleen in deze vorm beschikbaar, de 10k is wel veel gangbaarder maar deze zag ik het eerste... en zo kun je ze niet snel verwisselen bij het monteren.

Voor de buffering v an de spanning heb ik ook nog een paar elco's in de buurt staan, c7 en c8. Een over de Vin en een over de Vout.

Met de layout zal ik morgen nog eens verder stoeien, met jullie tips erbij.
Dank zover, en wordt vervolgd.

Oke, ik heb het schema opnieuw getekend, het is zo wel duidelijker. (denk ik)
[attachment=0]

Met de layout moet ik nog even aan de gang.

Er gaat iets mis met het attachment..

[Bericht gewijzigd door Rob W. op dinsdag 3 maart 2026 10:57:41 (66%)]

Aanvullend op de vorige goede opmerkingen: als ik het goed begrijp wil je alleen elco's gebruiken op in- en uitgang. Voor hogere frequenties doen deze te weinig door hun hoge serie inductie (ESL) en serie-weerstand (ESR). Vaak zijn ze ook niet geschikt om langdurig grote ripple stromen (200mA?) op te vangen. Ripple current door C2 is heel groot. Het leidt tot onnodig veel spanningsripple op de uitgang, storing naar de 24V, en (vooral bij hogere omgevingstemperatuur) beperkte levensduur.

Voeg daarom op de ingang en uitgang bv 100nF / 50V X7R condensatoren toe. Je kan die ook voor C9 gebruiken. De keramische C's moeten dan het dichtst bij het IC moeten worden geplaatst.

Dat is ook een goede tip, ga ik doen!
(schema staat nu wel bij mijn vorige post, blijkbaar mag de bestandsnaam niet zo lang zijn)

Edit:
C10 en C11 toegevoegd.

[Bericht gewijzigd door Rob W. op dinsdag 3 maart 2026 11:14:48 (16%)]

Tip: teken een weerstand van EN naar "Vin".

Er zijn varianten in deze familie die dat nodig hebben dan kan je printje ook die varianten aan.

Ik gebruik de TPS56302 of is het 562302? Anyway, die is dus maar 17V, dus voor jou niet geschikt, maar ik heb ook een keer een familielid gebruikt die wel tot boven de 24 kan.

Ik heb een keer 22uF 25V keramische condensatoren gekocht. Samsung. Als het datasheet dan 10uF ingang, 47uF uitgangscondensator voorschrijft dan doe ik er 1 aan de ingang en 2 aan de uitgang. Die 25V is wat krap voor jou toepassing, maar ik zou kijken of je niet een keramische kan nemen.

ZO'n SMD elco heeft vaak een ESR in de hele ohms. Dat betekent dat als je "wel/niet" 500mA trekt (20% van de tijd), je zomaar een volt "ripple" op de ingangsdraad hebt. Dat kan gaan stralen. Voor een hobby projectje is dat niet direct een fataal probleem, maar goed doen kost weinig extra. (en je bespaart PCB ruimte. )

Dankje!
Ik heb die weerstand erbij getekend. Had hem weggelaten omdat hij niet nodig zou zijn, maar je hebt gelijk. Zo is het bruikbaar voor alternatieve ic's.

Die condensatoren zijn wel een dingetje. Ik zit ook met de tip van FB dat de waarde nogal kan variëren, vandaar dat ik ook de elco's erbij had gezet. De tip van REW is ook wel een mooie, minder verschillende componenten.
Maar wat is nu wijsheid? De elco's eruit gooien?
Dan wordt het zo:

En ik wil het zo goed mogelijk doen, het is leuk als het goed werkt. En dan kan ik dat in de toekomst ook in andere projectjes gebruiken ipv een dure regelaar.

Vergeet de in en uitgang filtering niet. Ik heb een 19V boost converter gemaakt op gaatjes print die nu al een jaar of 2 de hele dag aanstaat en de laptop vanuit de board-accu's voedt. Ik heb de uitgang goed gefilterd maar de ingang niet en daar heb ik nu spijt van. Alle audio apparaten die ik van uit de accus heb gevoed staan te piepen wat onmiddellijk weg is als ik de boost converter afzet. Ik heb nu een berg ferriet kernen om de ingaande draad gezet en dat haalt het bijna helemaal weg. De ingang filtering is niet, zoals ik toen dacht, om te zorgen dat de converter schone voeding krijgt maar om te zorgen dat de zooi uit de converter niet naar de accu, en zo naar het hele boardnet, gaat.

De waarde van R4 is overigens niet juist! Als je 5V uitgangsspanning wilt hebben en je wilt voor R3 10k gebruiken, dan moet R4 73K2 zijn! (Met de huidige waarden zal er 3.75V uit komen.)
Andere passende combinaties zijn:

R3        R4
15K       110K
30K       220K
16K5      121K

@mnm ik denk dat je gelijk hebt Ik had de vref verkeerd, die is geen 0,8V maar 0,696V. Daarmee kom ik inderdaad ook op 73,3k. Ik ga het aanpassen.

@Fred, dat is wel iets om te voorkomen Heb je een suggestie? Ferriet kraaltjes, common mode spoel? (dat zijn letterlijk de enige twee termen die me te binnen schieten bij filtering.. )

Tip: gebruik TI's Webench Power Designer. Daarmee kun je ook simulaties doen, zodat je kunt zien wat de ingangsspanning, uitgangsspanning en load-step doen.

Ik kan in de Vin en Vout een ferrietkraaltje opnemen, iets als deze:

Helpt dat tegen het stralen? (voor zover daar al sprake van is)

De webench is wel leuk om mee te spelen, dank voor de tip.

Hier staat alles wel zo'n beetje in. https://www.ti.com/lit/an/snva538/snva538.pdf?ts=1772475773635&ref…
Zoiets zou ik toepassen:

[Bericht gewijzigd door fred101 op dinsdag 3 maart 2026 14:46:38 (13%)]

Neem een goede kwaliteit condensatoren. Als er daar eentje gaat hemelen, dan zou de switcher wel eens mee kunnen gaan door de piek uit 1 van de spoelen.
Staat er niks over in de datasheet?

Is het niet wat voorbarig om direct filters toe te voegen?

Ik zou dit pragmatisch aanpakken:

1. Correct schema
2. Correcte componentkeuze (met name keramische in- en uitgangscaps)
3. Goede PCB-layout (minimaliseert EMC vaak al enorm)
4. Meten (ripple, ringing, eventueel uitstralingsproblemen)
5. Pas daarna extra filtering als dat nodig blijkt

@TS: ik zou eerst kijken naar de primaire bronnen van storing en hoe je die zo klein mogelijk maakt. Denk met name aan:

- De twee stroomlussen
- De hot loop: VIN -> switch -> retour via CIN. Deze moet een zo klein mogelijk oppervlak hebben.
- De uitgangslus: L -> COUT -> load -> retour. Kort en breed houden.
- Houd de SW-node klein. Geen grote kopervlakken, niet onder of naast feedback-sporen leggen.
- Plaatsing van CIN en COUT
Keramische condensatoren zo dicht mogelijk bij de IC-pinnen, met een brede GND-retour.
- Feedback-routing weg van de SW-node houden. Liefst een rustige GND-referentie (Kelvin-verbinding naar de GND-pin). De VFB-node zo klein mogelijk houden.

Extra ferrieten of common-mode filtering zijn vaak pas nodig bij lange voedingskabels, gedeelde voedingen (audio, RF, sensoren), of wanneer er EMC-eisen gelden.

Ik volg op X "learnEMC". Die had een keer een buck layout als "vraag van de week" en kwam met het advies om het JUIST anders te doen dan wat er in de datasheets staat. Ik heb nog contact opgenomen en het antwoord was: "ja we gaan hier tegen de fabrikanten in: zij hebben het fout en wij hebben het goed".

Omdat die gasten evident hier veel meer kaas van gegeten hebben dan ik ben ik geneigd ze te geloven. Hoe het dan wel moest ben ik al weer vergeten. Ik pak dan maar gewoon weer het datasheet er bij: zal wel werken, maar wees bedacht dat er dus mensen zijn die denken/vinden dat het anders moet.

Oja ik bedenk me net nog wat. Mijn laatste 24 --> 5V convertertje piepte bij lage uitgangsstroom. Een zacht, hoog, 3kHz achtig toontje, wat een beetje varieerde met de belasting. Bij stromen boven zeg 10 mA verdween de piep. Verder werkte hij perfect.

Wat bleek. De piep kwam niet door een instabiliteit van de feedback. Mijn converter chip schakelde over naar "pulse skipping mode", zodra de uitgangsstroom te laag werd. Hierdoor daalde de schakelfrequentie en daarmee daalden ook de schakelverliezen. Er verscheen wel een 200 mV rippelspanning op de uitgang. De keramische uitgangs condensator (2 x 22 uF, ik meen 1206 / X5R) begon ineens als luidsprekertje te werken. Leerzaam toch?

Ben benieuwd hoe de voeding van TS gaat klinken, want hier zitten nu elko's in plus kleine cercaps.

Bijna alle switchers schakelen bij no-load op lage frequentie over, dus hebben er allen min of meer last van...

Op dinsdag 3 maart 2026 11:28:38 schreef Rob W.:
Die condensatoren zijn wel een dingetje. Ik zit ook met de tip van FB dat de waarde nogal kan variëren, vandaar dat ik ook de elco's erbij had gezet. De tip van REW is ook wel een mooie, minder verschillende componenten.

De waarde varieert niet zozeer (Goed, er is wat componentspreiding), maar is afhankelijk van welke spanning er op de condensator staat.

Dus een ceramische condensator die 22 uF is bij 0VDC, is bij 10VDC wellicht nog maar 10 uF. Of 2. Of 15. Maar dat laat zich gewoon opzoeken in de gegevens van de fabrikant. (vaak via een website / webbench /web sim, en niet in een datasheet) Dus als je 10 uF nodig hebt op 24 V, dan kun je daar gewoon een ceramische condensator zetten die 10 uF is bij 24VDC. Misschien verkopen ze die als 47 uF / 50V , maar op 24 VDC is 'ie 10 uF. Prima!

Temperatuur heeft ook invloed. Maar het varieert niet spontaan. Je kunt dus gewoon bepalen welke capaciteit het is in de omstandigheden van je toepassing.

Vaak is er ook gewoon een minimum capaciteit nodig, en is meer niet erg. Dan bepaal je de condensator zo dat 'ie bij de worst-case spanning en temperatuur nog boven de minimale capaciteit zit. Dus zeg bij 36VDC en -40 (Of +100) is 'ie 11 uF, maar bij normaal gebruik op 20 graden C en 24V heb je 34 uF, en bij 21 graden C en 0V zou het 68 uF zijn. Prima!

Je kunt ook aan de in- en uitgang de benodigde capaciteit zetten zo kort mogelijk op de chip zetten, en dan met een ferietkraaltje naar een extra condensator daar nog bij. Ingangs-bulk-buffer en uitgangs-extra-filter. Maar als extra, die rekent dus niet mee bij de 'minimale capaciteit' die de datasheet van de chip opgeeft.
(En overdrijf dat niet, mocht een een maximum zijn opgegeven, reken ze daarvoor dan wel mee).

Hardbass vat goed samen welke lussen kort moeten zijn en dat het oppervlak van de snel-bewegende lijnen klein moet zijn. Klein oppervlak -> weinig capaciteit naar omgeving -> minder capacitive koppeling -> minder storing. Klein lusppervlak -> Weinig inductieve koppeling -> minder storing. Waar stroom loopt moet de lus klein (Grote verschillen in stroom, eigenlijk, De dI/dt), waar de spanningsverschillen/spanningsveranderingen groot en snel zijn moet oppervlak klein, de capaciteit naar omgeving, klein. (dV/dt) ).

Ik denk dat ik in dit schema de meeste tips wel verwerkt heb.

Nu eens kijken of ik dat kan vertalen naar een layout..

Op dinsdag 3 maart 2026 18:29:44 schreef Arco:
Bijna alle switchers schakelen bij no-load op lage frequentie over, dus hebben er allen min of meer last van...

Bij sommige converters kan je kiezen. Sommige moet je bijvoorbeeld typenummer+1 bestellen, bij andere kan je op je pcb of "live" kiezen.

@Rob W.
Ik zou die 30Ohm als 30 Ohm @ 100MHz schrijven. (STEL dat je ooit dit in china(*) laat bestukken gaan ze moeilijk doen om een 1% 30 Ohm weerstand voor je te vinden... ).

Ik weet niet of de elco op de uitgang beter voor of na de spoel kan (en dan 1 van de 22uF keramische naar NA de spoel).

Als je de tijd hebt om het te testen kan je overwegen om ook een footprint voor de 22uF achter de spoel te plaatsen. De elco alleen aan GND vastsolderen en met een minidraadje aan de andere kant van de spoel valt "live" te regelen.

(*) Of een stagiare. Eigenlijk "iemand anders dan jezelf".