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Forum: Platinen Layout in Ordnung


Autor: Michael S. (michi88)
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Hallo,

ich hab eine kleine Platine mit dem MC34063a entworfen. Verschaltet als 
Stepup-Wandler.

Jetzt die Frage, ob der Aufbau so in Ordnung ist. Ich bin um jeden Tipp 
dankbar. Ich hab schon gegoogelt nach Layouttipps, aber noch nicht 
wirklich was gefunden.

Was müsste man beachten, wenn noch ein 5v_logikteil mit mikrocontroller 
dabei wäre?

Grüße

michi

: Verschoben durch Moderator
Autor: Max M. (xxl)
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Eigentlich falsches Forum. ===>Platinen
Scheint ok zu sein. Fehlende Befestigunglöcher sind wohl überflüssig?

Autor: Michael S. (michi88)
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Max M. schrieb:
> Eigentlich falsches Forum. ===>Platinen
> Scheint ok zu sein. Fehlende Befestigunglöcher sind wohl überflüssig?

Danke für den Hinweis.

Wenn das Thema hier falsch ist, dann bitte ich es doch zu verschieben.

Hat sonst noch jemand allgemeine Tipps bzw. Lektüre zum Layouten?

Gruß

Michi

Autor: Schrotty (Gast)
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Ohne mir den Plan jetzt genauer angeschaut zu haben, hast du auf deinem 
Layout geschrieben, dass es ein Hochsetzsteller von 12 auf 200V sein 
soll.
Und dafür finde ich die Abstände im Hochspannungsteil etwas knapp 
bemessen. Ich würde dort auf jeden Fall auf das "Fluten" mit 
Masseflächen verzichten

Autor: Michael M. (Gast)
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tut er doch...

Autor: Sönke O. (soenio)
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...der Anschluss für die 200V ist nicht dein erst oder? Was machst du 
bei Verpolung?

Der dritte Anschluss des Potis sollte auch angeschlossen werden.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Sind auch ansonsten hübsche lange, dürre Leiterbahnen.

Schau dich mal nach alternativen Schaltreglern um, die Rumpelgurke von 
MC23063 is nich grad einfach zu beherrschen und zu berechnen. Deinen 
Stepup kannst du dann einfacher bekommen :-)

Autor: Michael S. (michi88)
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Sven P. schrieb:
> Sind auch ansonsten hübsche lange, dürre Leiterbahnen.
>
> Schau dich mal nach alternativen Schaltreglern um, die Rumpelgurke von
> MC23063 is nich grad einfach zu beherrschen und zu berechnen. Deinen
> Stepup kannst du dann einfacher bekommen :-)

Leiterbahnen sind mittlerweile auf 0,8 mm vergrößert worden.
Die 12V Schiene sollte man wahrscheinlich noch größer machen, muss ich 
aber nochmal nachschauen bzgl. Strom und Querschnitt...

Verpolung:
Das soll eine Testplatine und nur von mir verwendet werden.
Man könnte noch eine Diode in Reihe schalten?!

Autor: Michael M. (Gast)
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Sönke O. schrieb:
[mist]
das fasst es gut zusammen.

Autor: MaWin (Gast)
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>  Jetzt die Frage, ob der Aufbau so in Ordnung ist.
> Ich bin um jeden Tipp dankbar.
> Ich hab schon gegoogelt nach Layouttipps,
> aber noch nicht wirklich was gefunden.

Einfach mal ins Datenblatt des verwendeten MC36063 gucken ?
Ja, richtig, da sind nur Layouts ohne externen Transistor drin,
aber ein paar Grundprinzipen schonerkennbar:

Masse Eingang und Ausgang direkt nebeneinander.
Dort in der Nähe Masse der Siebelkos.
Keine Schlitze in Masse (Schlitzantenne),
sondern wenn, dann Inseln.
Stromschleifen (Transistor an und Transsitor aus)
möglichst klein machen, also kleine umspannte Fläche.

Ein normaler MC34063 sollte auch auf deiner Platine laufen,
aber du transformierst hohen Strom auf hohe Spannung.

Die 3 Spulen in Reihe sind merkwürdig. Man könnte bei hohem
Transformationsverhältnis vielleicht noch Vorteile darin
sehen, weil die Koppelkapazität nicht so hoch ist, da sie
aber viel mehr Windungen haben müssen (3*n statt 1.7*n),
wird sogar die Inter-Windung-Kapazität höher sein.

Ich weiss nicht, wie hoch deine Ausgangsspannung sein soll,
aber 350V Elko lässt ein Transformationsverhältnis der 12V
von über 1:20 vermuten. Vergiss es.


Aber das ALLERSCHLIMMSTE: Du hast Rsc vollkommen vergessen,
den Widerstand, der die Sicherheitsstromabschaltung bewirkt.
Dein Schaltregler zerknallt einfach, wenn er überlastet wird
(was meist schon beim Laden des Ausgangselkos im
Einschaltmoment passiert), ausserdem bekommst du keine kurz
genügende On-Zeit hin.

Autor: Michael S. (michi88)
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Hab nochmal das Layout geändert und hoffe möglichst viele Kritikpunkte
beseitigt zu haben.

> Masse Eingang und Ausgang direkt nebeneinander.
> Dort in der Nähe Masse der Siebelkos.
> Keine Schlitze in Masse (Schlitzantenne),
> sondern wenn, dann Inseln.
> Stromschleifen (Transistor an und Transsitor aus)
> möglichst klein machen, also kleine umspannte Fläche.

Welche Schlitze meinst du?

> Die 3 Spulen in Reihe sind merkwürdig. Man könnte bei hohem
> Transformationsverhältnis vielleicht noch Vorteile darin
> sehen, weil die Koppelkapazität nicht so hoch ist, da sie
> aber viel mehr Windungen haben müssen (3*n statt 1.7*n),
> wird sogar die Inter-Windung-Kapazität höher sein.

Die 3 Spulen habe ich zur Hand, deswegen werden die verwendet.
Was bedeutet Inter-Windung-Kapazität bzw. das Inter?

> Ich weiss nicht, wie hoch deine Ausgangsspannung sein soll,
> aber 350V Elko lässt ein Transformationsverhältnis der 12V
> von über 1:20 vermuten. Vergiss es.
>

Steht übrigens aufm Layout drauf: 12 -> 200V


> Aber das ALLERSCHLIMMSTE: Du hast Rsc vollkommen vergessen,
> den Widerstand, der die Sicherheitsstromabschaltung bewirkt.
> Dein Schaltregler zerknallt einfach, wenn er überlastet wird
> (was meist schon beim Laden des Ausgangselkos im
> Einschaltmoment passiert), ausserdem bekommst du keine kurz
> genügende On-Zeit hin.

Stimmt: Fehler meinerseits.

Autor: Sönke O. (soenio)
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Nimm für deine Bohrlöcher die holes.lib.

C301 um 180° drehen, besser für die Masse-Führung. Wie wird das ganze 
Hergestellt? Hoffe nicht selber Ätzen, sondern Professionell gefertigt.
Layout ist immer noch sehr komisch. Masseführung sehr schlecht...

Autor: Michael M. (Gast)
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Sönke O. schrieb:
> Nimm für deine Bohrlöcher die holes.lib.
völlig egal.

> Hergestellt? Hoffe nicht selber Ätzen, sondern Professionell gefertigt.
grund? ich bin gespannt...

> Layout ist immer noch sehr komisch. Masseführung sehr schlecht...
unkonkreter, bitte.

Autor: MaWin (Gast)
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> Welche Schlitze meinst du?

Wenn du eine Massefläche mit einer Leiterbahn zerschneidest,
ist das keine Massefläche mehr, sondern eine Schlitzantenne.

> Was bedeutet Inter-Windung-Kapazität bzw. das Inter?

Zwei nebeneinanderliegende isolierte Drähte haben eine Kapazität.
Die ist bei 3 Spulen in Reihe ca. doppelt so gross wie bei einer
gleich passenden Spule.
Und schon bei einer passenden Spule macht dir diese Kapazität
den Step-Up Effekt kaputt, 1:20 ist kaum erreichbar.
Daher habe ich Zweifel, ob deine Schaltung die 200V noch mit
ausreichendem Wirkungsgrad schafft.

Zeichen mal auf, wo der Strom langfliesst
- vom Eingangselko durch die Spule wenn der Schalttransistor ein ist 
zurück zum Eingangselko
- von der Spule durch die Diode in den Ausgangselko über dessen Masse 
durch den Eingangselko zur Spule wenn der Schaltransistor aus ist

Das sind Riesen-Kreise, die eher klein (umschlossene Fläche) sein 
sollten.

Autor: Michael S. (michi88)
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Sönke O. schrieb:
> Nimm für deine Bohrlöcher die holes.lib.
>
> C301 um 180° drehen, besser für die Masse-Führung. Wie wird das ganze
> Hergestellt? Hoffe nicht selber Ätzen, sondern Professionell gefertigt.
> Layout ist immer noch sehr komisch. Masseführung sehr schlecht...

Gibt es irgendwo fundierte Informationen über Masseführung außer in 
Büchern?

Man liest öfters Signal/Masseführung schlecht, aber leider stehen oft 
nur Wortfetzen da, die den angesprochenen Fehler nicht lösen.

Ich würde darüber sehr gerne mehr lernen?

Weiterhin würde es mich interessieren welchen Sinn es hat die 
Eingangsmasse und Ausgangsmasse nah beieinander zu legen?

Wirken sich größere Stromschleifen auf die EMV oder auf den Wirkungsgrad 
aus?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Michael S. schrieb:
> Sönke O. schrieb:
>> Nimm für deine Bohrlöcher die holes.lib.
>>
>> C301 um 180° drehen, besser für die Masse-Führung. Wie wird das ganze
>> Hergestellt? Hoffe nicht selber Ätzen, sondern Professionell gefertigt.
>> Layout ist immer noch sehr komisch. Masseführung sehr schlecht...
>
> Gibt es irgendwo fundierte Informationen über Masseführung außer in
> Büchern?
>
> Man liest öfters Signal/Masseführung schlecht, aber leider stehen oft
> nur Wortfetzen da, die den angesprochenen Fehler nicht lösen.
Ja, das ist meist Halbwissen :-)

> Ich würde darüber sehr gerne mehr lernen?
Ich auch um ehrlich zu sein. Die ganze Sache ist aber äußerst komplex. 
Sogar so komplex, dass sogar Design Profis da unterschiedlicher Meinung 
sind. Gab es dazu nicht mal was von Bob Pease? Ich glaube ich vertue 
mich da.

Autor: Michael S. (michi88)
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Und ein dritter Anlauf.

Die Stromschleifen sollten jetzt klein genug sein. :)

Autor: Michael M. (Gast)
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mit dem dritten angeschlossenen bein vom poti hast du keinen linearen 
zusammenhang zwischen potistellung und spannung mehr.
lass dir von sönke keinen mist einreden.

Autor: Michael S. (michi88)
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Michael M. schrieb:
> mit dem dritten angeschlossenen bein vom poti hast du keinen linearen
> zusammenhang zwischen potistellung und spannung mehr.
> lass dir von sönke keinen mist einreden.

Dankeschön.
Rausgelöscht.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> mit dem dritten angeschlossenen bein vom poti hast du keinen linearen
> zusammenhang zwischen potistellung und spannung mehr.
Nochmal überlegen. Herauskommen müsste: es ist schnurzegal, ob der 
dritte Anschluss angeschlossen ist, oder auch nicht. Denn es ist egal, 
ob ein nicht angeschlossener Widerstand kurzgeschlossen ist, oder 
nicht...

Eigentlich gehört einfach im Schaltplan der R305 raus und stattdessen 
der Poti-Anschluss A an GND.

> Gibt es irgendwo fundierte Informationen über Masseführung außer in
> Büchern?
Was ist an Büchern schlecht?
> Die Stromschleifen sollten jetzt klein genug sein. :)
Allein die Hoffnung trägt uns weiter...
Die Ladephase (Mosfet leitend, gelb) ist auch schon relativ kompakt, 
aber die Freilaufphase (Mosfet sperrt, rot) ist recht ungünstig.
Mehr zum Thema: 
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layo...

Autor: Michael S. (michi88)
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Lothar Miller schrieb:

>> Gibt es irgendwo fundierte Informationen über Masseführung außer in
>> Büchern?
> Was ist an Büchern schlecht?
Nichts. Hab nur kein entsprechendes da. :)

>> Die Stromschleifen sollten jetzt klein genug sein. :)
> Allein die Hoffnung trägt uns weiter...
> Die Ladephase (Mosfet leitend, gelb) ist auch schon relativ kompakt,
> aber die Freilaufphase (Mosfet sperrt, rot) ist recht ungünstig.
> Mehr zum Thema:
> http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layo...

Nochmals verbessert.

Massefläche unter Spule wurde zusätzlich freigelegt.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Massefläche unter Spule wurde zusätzlich freigelegt.
Mit dem einen Nachteil, dass jetzt der MC34063 keinen anständigen 
Masseanschluss mehr hat :-o

Und auch der C302 ist über einen recht langen Umweg an die Masse 
angebunden. Lass dich nicht durch die schöne große Fläche täuschen :-/

Und wenn du jetzt den R3 noch auf die linke Seite vom C304 setzt, dann 
können die beiden Elkos noch viel näher ans Geschehen. Damit werden die 
Schleifen noch kleiner, weil u.a. die Masse vom Mosfet direkt zum C304 
geht.

Autor: Michael S. (michi88)
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Lothar Miller schrieb:
>> Massefläche unter Spule wurde zusätzlich freigelegt.
> Mit dem einen Nachteil, dass jetzt der MC34063 keinen anständigen
> Masseanschluss mehr hat :-o
>
> Und auch der C302 ist über einen recht langen Umweg an die Masse
> angebunden. Lass dich nicht durch die schöne große Fläche täuschen :-/
>
> Und wenn du jetzt den R3 noch auf die linke Seite vom C304 setzt, dann
> können die beiden Elkos noch viel näher ans Geschehen. Damit werden die
> Schleifen noch kleiner, weil u.a. die Masse vom Mosfet direkt zum C304
> geht.

So besser?

Passt der Widerstand für die Sicherheitsabschaltung bzw. so wie er 
layoutet ist?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Michael M. schrieb:
> mit dem dritten angeschlossenen bein vom poti hast du keinen linearen
> zusammenhang zwischen potistellung und spannung mehr.
> lass dir von sönke keinen mist einreden.

Stimmt doch gar nicht.

--+
  |
 +-+
 | |     R_o
 | |
 | |<-+
 | |  |
 | |  |  R_u
 | |  |
 +-+  |
  |   |
--+---+


Der Widerstand R_u wird jetzt vom Schleifer kurzgeschlossen, somit ist 
der Gesamte Widerstand an den beiden Pins, die ich nach links 
herausgeführt habe gleich dem Widerstand R_o.

Autor: MaWin (Gast)
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> Die Stromschleifen sollten jetzt klein genug sein. :)

Ich wollt' schon schreiben, du hast wohl nicht verstanden was man damit 
meint....

...aber dann wurde es aufgezeichnet und du hast es (durch 180 Grad 
Drehung der Elkos) deutlich verbessert.

Ich hab eher 2 andere Fragen:

Der IRF830 wird nicht gekühlt ? Zumindest sitzt er so gedreht, daß man 
niemals was kühlendes an ihn dranschrauben könnte. Dann täte es 
vielleicht ein kleinerer MOSFET.

Die Spule ist nicht wirklich eine Stabspule, sondern bitte ein Ringkern 
(der wäre dann aber merkwürdig angeschlossen).

Denn Stabspulen sind für quasi Gleichstrom (das magnetische Feld ist 
offen, jede Änderung des magnetischen Feldes saut in der Welt herum), 
wie sie bei StepDown oder noch mehr als Gleichstromfilterspulen (chokes, 
Drosseln) auftreten wo der Strom quasi konstant ist.

Wenn man magnetische Wechselfelder hat (und die hast du bei deinem 
StepUp, ganz massiv), dann ist das eine Sendeantenne. Du willst keine 
Stabspule!
Du willst entweder einen Ringkern oder einen Topf (pot core).

Schade, damit ist dein Layout wieder versaut...
(aber es ist schon viel besser geworden).

Autor: Michael S. (michi88)
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An den Mosfet werd ich schon noch nen Kühlkörper hinbekommen.

Das mit den Spulen wusste ich nicht.
Ich weiß darüber momentan eh noch viel zu wenig.
Im Oktober fang ich mit dem Studium an. Da gehts dann hoffentlich steil 
bergauf. :)

Habs Layout nochmal angepasst.
Wie is das jetzt mit der Massefläche unter der Spule.
So lassen oder besser weg?

Autor: MaWin (Gast)
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> Wie is das jetzt mit der Massefläche unter der Spule.
> So lassen oder besser weg?

Da du so einen extrem hohen Wandlungsgrad von 1:20 haben willst,
solltest du auf alle Streukapazitäten achte  und sie klein halten,
also unter der Spule leer machen.

Deine Massefläche ist eh überflüssig gross, dort, wo kein Strom 
langfliessen kann weil das "Finger" sind die ins Nichts gehen, kannst du 
die Massefläche auch wegmachen. Wichtig ist nur die Verbindung zwischen 
den beiden Elkos, etwas weniger wichtig die zu den Anschlussklemmen, und 
dann noch die zum MC36063 (weniger weil er viel Strom braucht, sondern 
mehr weil er sehr genau die Ausgangsspannung und den Strom regeln soll 
und dabei Messfehler stören), aber alles, was dann vom MC34063 nach 
Masse geht (wie der Kondensator der die Impulszeit bestimt) sollte eher 
auf den Masseanschluss des MC34063 verweisen als auf den Massepunkt 
zwischen den Elkos, also auf keine Fall quer über die Platine gehen.

Die Spule liegt jetzt auf der Lötseite ? Hmm, dann ist sie zwar nicht so 
knapp an den anderen Bauteilen, wie es aussieht, aber ob das so toll 
ist...

Autor: Michael S. (michi88)
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So jetzt nochmal eine Verbesserung bzgl. der Masseführung.
Frage ist jetzt nur, ob die Masse beim IC passt.

Bzgl. der Spule: Meinst du weil es dann im Gehäuse nur Platz rauben 
würde?
Die Platine bekommt vorerst eh kein Gehäuse, da sie ja nur zu 
Laborzwecken gedacht ist.

Gruß

Michi

Schon jetzt mal großen Dank für die akkurate Hilfe!

Autor: Michael S. (michi88)
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    sp.png
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Ok, jetzt hab ich diese Platine mal aufgebaut und ein bisschen getestet.
Habe ein Problem mit der Gegentaktstufe.

Der Mosfet bekommt keine 12V vom Transistor durchgeschalten.
Ich kann da nur ca. 2V messen.

Am Oszi sieht man auch den Takt, der vom IC kommt.

Habe mal selbst Takt-Geber gespielt und auch eine Spannung von ca. 140V 
hingebracht.

Sprich der Teil der Schaltung ab dem Gate funktioniert definitiv.
Vor der Gegentaktstufe kommt auch ein sauberes 12V-Taktsignal vom IC an!

Gibt es eine Erklärung, dass der Transistor nicht voll durchsteuert?

Gruß

Michi

Autor: Mike Hammer (-scotty-)
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>Gibt es eine Erklärung, dass der Transistor nicht voll durchsteuert?
Vielleicht vertauscht oder falsch bestückt oder dein Layout stimmt 
nicht?

Autor: Mike Hammer (-scotty-)
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hab mir mal die Datenblätter der Transistoren angeschaut und
es sieht so aus als wenn die im Layout nicht richtig angeschlossen
sind. Für beide Transistoren gilt:

1 Basis
2 Emitter
3 Kollektor
    3
*********
       
*********
 1    2

Auffällig ist, das der Kollektor des BC807 mit der BAsis des BC817
verbunden ist und das entspricht nicht dem Schaltbild. Außerdem
sind die Pins 2 und 3 anscheinend vertauscht. Da musste noch mal
die Datenblätter heranziehen und die Footprints kontrollieren.

Autor: Michael S. (michi88)
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ja richtig.

habe ich auch gemerkt und wollte den beitrag vorhin schon löschen.
hab dann aber in meiner euphorie gar nicht gemerkt, dass er nicht mehr 
gelöscht werden konnte.

War da schon aufm weg zum ausbessern.

Funktioniert nun bestens :)

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