Forum: Platinen Bitte einmal mein Layout anschaun


von Michael M. (eos400dman)


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Hallo und guten Abend zusammen,

ich würde euch kurz bitten einen Blick auf das Layout meines aktuellen 
Projekts zu werfen. Es ist bestimmt noch viel Luft nach oben ;)

Dabei handelt es sich um den Steuerungsteil einer PMSM-Ansteuerung. Der 
Leistungsteil sitzt auf einer separaten Platine. Ich weiß nicht genau 
was ich noch so an Infos dazu geben soll. Die Versorgungsspannung 
(Ubatt) liegt bei ca. 24V. Die 3,3V für die analogen Signale erzeuge ich 
mit einem LT1461 und die MOSFET-Treiber sind vom Typ IR2104.

Also schaut bitte mal drüber. Ich bin für jeden Tipp und (konstruktive) 
Kritik dankbar.

Vielen Dank schon im Voraus.

Grüße Michael

von Michael M. (eos400dman)


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Guten Abend,

bisher niemand etwas aufgefallen oder hat es sich noch niemand 
angeschaut?

Viele Grüße und Danke Michael.

von MaWin (Gast)


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Das ist kein Schaltplan, das ist ein Wortsuchspiel weil man zu faul war, 
die nötigen Linien selbst zu zeichnen, sondern es nur hingekriegt hat 
Funktionsblöcke nebeneinander aufs Blatt zu klatschen.
Ich habe aber keine Lust, rumzusuchen, wo auf dem Blatt überall das Wort 
xyz steht, für 100 Worte.

von Michael M. (eos400dman)


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Hallo,

zu erst danke für die Antwort. Dann werde ich das nochmals überarbeiten, 
hatte das in der Ausbildung nun mal so gelernt, weil es bei uns in der 
Firma prinzipiell auch so gehandhabt wird.

Heute Abend kommt dann der "richtige" Schaltplan.

Viele Grüße Michael

von frankman (Gast)


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Wenn Du eh gerade noch beim Schaltplan bist:

- Den Can-Transceiver betreibst Du mit 5V. den Prozessor aber mit 3V3 
ohne Pegelwandler.

- Schalte bitte die Knödel auf dem Schaltplan aus, bevor Du den 
veröffentlichst.

- Rücke die Texte so, das man die auch gut lesen kann. Das gilt auch für 
Designators! ( Bei Eagle gibt es doch das Kommando Smasch, oder?) Und 
das gilt auch für Netznamen. Und Values ect.

- Der CAN-Transceiver wird mit 5V versorgt, es gibt aber keinen 
Spannungsregler dafür.

- Denke über einen ESD-Schutz nach, bei allen Signalen, die ins Feld ( 
sprich auf eine Buchse) gehen nach!

- Die Widerstände für die Leds haben keinen Wert.

- Wenn Du die TX und RX schon auf eine Stiftleiste führst, könnte es von 
Vorteil sein, wenn man da eine Standard-Belegung verwendet, z.B. vom 
FTDI-RS232-Kabel o.ä.

von frankman (Gast)


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Nachtrag:
- Hab den 5V-Regler jetzt doch gefunden, --> Kommando zurück.

- Die Spannungsteiler haben keine Werte. --> Clever wäre, wenn Du z.B. 1 
K und 15K nimmst, das gibt dann einen Faktor von 16. Dann brauchst Du 
das Ergebnis der ADC-Wandlung nur shiften...

- Bei Deinem Layout kann man nix erkennen. Schalte ein paar Layer mehr 
aus! Zumindest den Bestückdruck von Top, wenn Du die BOT-Lage darstellen 
möchtest und umgekehrt.

- Macht man nicht 100nF nahe bei den Spannungsreglern hin?

- Eine durchgängige GND-Plane fehlt mir irgendwie. Die Top und Bot-Lage 
sind so voll. Denke über eine 4-lagige Leiterplatte nach!

- Eine TVS-Diode und ggv. eine Poly-Fuse am Spannungseingang wären nicht 
schlecht.

- Mach die spitzen Winkel in den Leiterbahnen weg.

- Wo ist der Quarz, den kann ich beim besten Willen nicht erkennen...

- Das Decoupling vom Prozessor kann ich leider auch nicht gut 
erkennen... (siehe oben mit den Layern...)

- Befestigungsbohrungen???
- Es ist an sich auch eine gute Idee, die Signal-Namen von Steckern ins 
CU oder auf den Bestückdruck zu schreiben.

- Es ist auch eine gute Idee, den Pin 1 bei Steckern zu kennzeichnen, im 
CU oder im Bestückdruck oder indem man das erste Pad eckig macht, und 
alle anderen rund.

- Am besten ist jedoch, nur Stecker zu verwenden, die eine Codierung 
haben,sprich, die man nicht verkehrt herum einstecken kann. Es geht 
IMMER schief, glaub mir.

- Schreibe TOP auf die Top-Lage ins CU und BOT (gespiegelt?) auf die 
BOT-Lage ins CU. Das hilft dem Leiterplattenfertiger. Sonst bekommt man 
womöglich eine gespiegelte Leiterplatte.

- Leiterplattenkennzeichnung? Also wie deine Leiterplatte heisst. 
Dranmachen!

- Testpunkte? Mit Kennzeichnung im Bestückdruck?

- Der Bestückdruck ist leider, wie immer bei Eagle..., über die Pads 
gekritzelt. Das muß der CAM-Operator für Dich entfernen. (Oder auch 
nicht, viel Spass dann beim Löten....)

von Michael M. (eos400dman)


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Auch dir erst mal danke.

frankman schrieb:
> - Den Can-Transceiver betreibst Du mit 5V. den Prozessor aber mit 3V3
> ohne Pegelwandler.
Die betroffenen Pins des STM32 sind 5V Tolerant und der Transceiver 
erkennt ab 2 V High-Signal. Sollte also Funktionieren (Tut es in meinem 
Testaufbau bisher auch völlig problemlos). Oder spricht etwas dagegen?

> - Der CAN-Transceiver wird mit 5V versorgt, es gibt aber keinen
> Spannungsregler dafür.
IC 5 ist der Spannungsregler dafür (recht unten in 
Spannungsversorgungsblock)

> - Denke über einen ESD-Schutz nach, bei allen Signalen, die ins Feld (
> sprich auf eine Buchse) gehen nach!
Stimmt, das habe ich bisher nicht beachtet! Aber für ein Hobby-Projekt 
eher nicht so extrem kritisch. Sonst müsste ich mich auch um EMV 
kümmern...

> - Die Widerstände für die Leds haben keinen Wert.
Ja da ich noch nicht weiß was für Farben da bestückt werden.

> - Wenn Du die TX und RX schon auf eine Stiftleiste führst, könnte es von
> Vorteil sein, wenn man da eine Standard-Belegung verwendet, z.B. vom
> FTDI-RS232-Kabel o.ä.
Meine USART<->USB-Kabel sind da alle Frei belegbar.

Danke nochmals für eure Tipps!

Grüß Michael

von frankman (Gast)


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Michael Mayer schrieb:
> Auch dir erst mal danke.
>
> frankman schrieb:
>> - Den Can-Transceiver betreibst Du mit 5V. den Prozessor aber mit 3V3
>> ohne Pegelwandler.
> Die betroffenen Pins des STM32 sind 5V Tolerant und der Transceiver
> erkennt ab 2 V High-Signal. Sollte also Funktionieren (Tut es in meinem
> Testaufbau bisher auch völlig problemlos). Oder spricht etwas dagegen?
> --> Nö


>> - Der CAN-Transceiver wird mit 5V versorgt, es gibt aber keinen
>> Spannungsregler dafür.
> IC 5 ist der Spannungsregler dafür (recht unten in
> Spannungsversorgungsblock)
> --> Ja, sorry, hatte ich übersehen.


>> - Denke über einen ESD-Schutz nach, bei allen Signalen, die ins Feld (
>> sprich auf eine Buchse) gehen nach!
> Stimmt, das habe ich bisher nicht beachtet! Aber für ein Hobby-Projekt
> eher nicht so extrem kritisch. Sonst müsste ich mich auch um EMV
> kümmern...
> -->Hmmm?
>
>> - Die Widerstände für die Leds haben keinen Wert.
> Ja da ich noch nicht weiß was für Farben da bestückt werden.
>
--> Hmmm?

>> - Wenn Du die TX und RX schon auf eine Stiftleiste führst, könnte es von
>> Vorteil sein, wenn man da eine Standard-Belegung verwendet, z.B. vom
>> FTDI-RS232-Kabel o.ä.
> Meine USART<->USB-Kabel sind da alle Frei belegbar.
>
> Danke nochmals für eure Tipps!
>
> Grüß Michael


--> Wie gesagt, nur Tipps, kein Muss...

von frankman (Gast)


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Hier noch etwas Böses....
Finde den Fehler!

von Michael M. (eos400dman)


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frankman schrieb:
> - Die Spannungsteiler haben keine Werte. --> Clever wäre, wenn Du z.B. 1
> K und 15K nimmst, das gibt dann einen Faktor von 16. Dann brauchst Du
> das Ergebnis der ADC-Wandlung nur shiften...
Ja stimmt muss ich ergänzen.
> - Bei Deinem Layout kann man nix erkennen. Schalte ein paar Layer mehr
> aus! Zumindest den Bestückdruck von Top, wenn Du die BOT-Lage darstellen
> möchtest und umgekehrt.
Ich machen dann heute Abend neue Bidler...
> - Macht man nicht 100nF nahe bei den Spannungsreglern hin?
Ich kenn das nur bei "Verbrauchern". Laut AppNote des Spannungsregler 
nicht...
> - Eine durchgängige GND-Plane fehlt mir irgendwie. Die Top und Bot-Lage
> sind so voll. Denke über eine 4-lagige Leiterplatte nach!
Ich hatte gehofft zweilagig aus zukommen. Allerdings ist der Bauraum 
begrenzt...
> - Eine TVS-Diode und ggv. eine Poly-Fuse am Spannungseingang wären nicht
> schlecht.
Sitzt auf dem Leistungsteil an dem dann die Spannungsversorgung 
angeschlossen wird, von da geht dann UBatt abgesichert auf die 
Steuerplatine
> - Mach die spitzen Winkel in den Leiterbahnen weg.
Ich versuch es soweit wie möglich
> - Wo ist der Quarz, den kann ich beim besten Willen nicht erkennen...
Auf den besseren Bildern dann...
> - Es ist an sich auch eine gute Idee, die Signal-Namen von Steckern ins
> CU oder auf den Bestückdruck zu schreiben.
Ich schau mal was ich im CU unterbringe. Druck wollte ich mir sparen...
> - Schreibe TOP auf die Top-Lage ins CU und BOT (gespiegelt?) auf die
> BOT-Lage ins CU. Das hilft dem Leiterplattenfertiger. Sonst bekommt man
> womöglich eine gespiegelte Leiterplatte.
ok
> - Leiterplattenkennzeichnung? Also wie deine Leiterplatte heisst.
> Dranmachen!
Ist im BOT-Cu
> - Der Bestückdruck ist leider, wie immer bei Eagle..., über die Pads
> gekritzelt. Das muß der CAM-Operator für Dich entfernen. (Oder auch
> nicht, viel Spass dann beim Löten....)
Druck wollte ich mir sparen

Jetzt weiß ich zumindest was ich alles verbessern kann :)

von Tecnologic (Gast)


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Moin,

dan gebe ich mein meinen Senf zu "Leistungselektronik".


Du hast die Treiber für die Fets auf deinem Logikplatine, OK aber achte 
auf die Leitungslänge zu den Gates der Fets! Aktuell ist mir die zu 
lang, wird aber noch gehen hobbymäßig. Wirst aber mehr Deattime 
brauchen. Grundsätzlich so kurz wie möglich. Am liebsten Fet-Treiber auf 
der Leistung. Dann kann auch der 15V Regler auf die Leistung.

Sind die Gatewiderstände auf der Leistungsplatine? Schutzdiode an den 
Gates?

Was ist mit Überstrom? Du hast einen Stromsensor also spendiere eine 
Komperator der die die SD Eingänge hochzieht bei über Strom.

Die 3V3 Analog über ne Ferritperle vor dem Cap für den ACS entkoppeln.
Was ist mit der Analogmasse? Feritperle vor AGND des Controller zu 
deinem normalen GND, und AGND dann separat führen.

Das wars erstmal was mir so auffiel.

Gruß

Tec

von Michael M. (eos400dman)


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Tecnologic schrieb:
> dan gebe ich mein meinen Senf zu "Leistungselektronik".
Danke
> Du hast die Treiber für die Fets auf deinem Logikplatine, OK aber achte
> auf die Leitungslänge zu den Gates der Fets! Aktuell ist mir die zu
> lang, wird aber noch gehen hobbymäßig. Wirst aber mehr Deattime
> brauchen. Grundsätzlich so kurz wie möglich. Am liebsten Fet-Treiber auf
> der Leistung. Dann kann auch der 15V Regler auf die Leistung.
Werd ich mir auf jeden Fall nochmal anschauen.
> Sind die Gatewiderstände auf der Leistungsplatine? Schutzdiode an den
> Gates?
Ja. Was meinst du mit Schutzdiode?
> Was ist mit Überstrom? Du hast einen Stromsensor also spendiere eine
> Komperator der die die SD Eingänge hochzieht bei über Strom.
Überstromschutz läuft in Software, da bei einem Überstrom erst das 
duty-cycle reduziert wird. Sollte dies nicht ausreichen, wir komplett 
abgeschaltet....

Gruß Michael

von frankman (Gast)


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technologic schlägt genau aus diesem Grund einen Komparator vor.
Bei einem harten Kurzschluss ist der Komparator viel schneller, als 
Deine Software.
Die Schaltung soll so funktionieren, dass der Komparator bei Kurzschluss 
kippt und die Gates der MOSFETs abschaltet, bzw. nach GND zieht. Oder 
man schaltet die MOSFET-Treiber aus.

von Alex E. (tecnologic) Benutzerseite


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Moin,

mit Schutzdiode meine ich ein 18V oder so Z-Diode direkt am Gate. Bei 
der leitungslänge zum Gate hast du da bei ca. 20kHz und mehr recht 
heftige Oberwellen drauf nach den Flanken. (Leitung(L) und 
Gatewiderstand(R) bilden mit der Gatekapazität(C) einen 
RLC-Serienschwingkreis.)

Bei ca. 20V bricht üblicher weise das Gate durch und der FET ist hin. 
Und zwar so hin das deine ganze Brücke Abgrennt. Da kann deine SW nix 
machen.

Außerdem im Debug register unbedingt einstellen das die PWM angehalten 
wird und die ins auf Break level gezogen werden. Ersparrt Kurzschlüsse.

Den Komparator würde ich auch nicht auf 10A legen wenn du 10A Nennstrom 
fahren willst. Eher auf 20A bzw. Kurz vor Ende des Messbereiches deine 
Stromsensors.

Was das mit dem Duty Cycle Reduzieren angeht. Wirst du nix die 
elektrische Zeitkonstante einer Motorwicklung ist so gering, das man 
üblicher Weise cyclinc current management betreibt. Das meint wenn Strom 
zu hoch Break Eingang der PWM einheit setzen. mit dem Komparator. Der 
auch auf den SD eingang der IR2104 geht. Der erdet dann die PWM. Bis das 
strom niedriger ist. Der Breakeingang wird dann so eingestellt das die 
PWM Pins alle low bleiben bis zum nächsten Updateevent der PWM, also bis 
der nächste PWm Zyklus beginnt.
Gerade wenn du die SW noch entwickelst wirst du froh sein das 
soaufgebaut zu haben. Schont auch eine Eventuell angeschlossenen Lipo 
der geht dir dann wenigstens nixt hoch bei einem dicken Kurzschluss.

So kannst du die Brücke Kurzschließen und 100% PWm duty fahren, es wird 
pfeifen aber es geht nix kaputt. Kommt gern vor wenn eine Wicklung durch 
gebrannt ist.


Gruß

Tec

: Bearbeitet durch User
von Tek (Gast)


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MaWin schrieb:
> Das ist kein Schaltplan, das ist ein Wortsuchspiel weil man zu faul war,
> die nötigen Linien selbst zu zeichnen, sondern es nur hingekriegt hat
> Funktionsblöcke nebeneinander aufs Blatt zu klatschen.
> Ich habe aber keine Lust, rumzusuchen, wo auf dem Blatt überall das Wort
> xyz steht, für 100 Worte.

Das habe ich jetzt schon öfter gelesen. Könnte mal jemand bitte einen 
Schaltplan verlinken bei dem das besser gelöst ist?

Ich muss gestehen das ich bei meinen Schaltplänen auch viel mit Labels 
arbeite. Sobald ich anfange zb. die Controller Pins anzuschliessen wird 
bei mir aus dem Wortsuchspiel ein "folge der Linie" Spiel das, finde 
ich, noch schwieriger zu lesen ist.

Tut mir leid wenn ich sonst nichts zur eigentlichen Frage beitragen kann 
aber vielleicht bringt das auch dem Ersteller etwas.

von Patrick B. (patricck)


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Ich weiss nicht ob schon einer meiner Vorredner darauf eingegangen ist, 
aber neben der fehlenden ESD schutzbeschaltung am CAN Tranciever 
vermisse ich auch die möglichkeit Abschlusswiderstände einzulöten... Ich 
setze da immer 0805er oder 1206er Widerstände ein, die jeder tester 
leicht einlöten kann und bestücke die erstmal nicht mit. ISt imemr gut 
da schnell und sauber einen Abluss setzen zu können :)

von Michael M. (eos400dman)


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Tek schrieb:
>ein "folge der Linie" Spiel das, finde
> ich, noch schwieriger zu lesen ist.
Finde ich auch.

Patrick Berninghaus schrieb:
> vermisse ich auch die möglichkeit Abschlusswiderstände einzulöten
Hier würde ich die Terminierung des MAX3059 nehmen. Aktivierung über 
Jmp1.

von fjk (Gast)


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Michael Mayer schrieb:
> Stimmt, das habe ich bisher nicht beachtet! Aber für ein Hobby-Projekt
> eher nicht so extrem kritisch. Sonst müsste ich mich auch um EMV
> kümmern...


Komisches Argument.

Was hat denn jetzt ESD mit EMV zu tun?

Bitte wie vorgeschlagen das Thema ESD mindestens an allen vom User 
erreichbaren Schnittstellen untersuchen.

von Helge A. (besupreme)


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Der 4-polige Spannungsregler hat keinen Wert. Wenn die Pin-Namen des 
Bauteils stimmen, wäre /SHDN an GND eine schlechte Idee.

von Michael M. (eos400dman)


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Helge A. schrieb:
> Der 4-polige Spannungsregler hat keinen Wert. Wenn die Pin-Namen des
> Bauteils stimmen, wäre /SHDN an GND eine schlechte Idee.
Stimmt das muss ich auch jeden Fall noch ändern. Danke!

von frankman (Gast)


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Michael Mayer schrieb:
> Tek schrieb:
>>ein "folge der Linie" Spiel das, finde
>> ich, noch schwieriger zu lesen ist.
> Finde ich auch.

--> Tek: Es kommt eben auf einen vernünftigen Mittelweg an!
Der Fehler ist, zu denken, dass man den Schaltplan nur malt, um eine 
Platine zu entwerfen. Vielmehr sollte mann immer den Schaltplan so 
zeichnen, dass man diesem jemanden zeigen kann, der von dem eigenen 
Projekt keine Ahnung hat. Diese Person weiss nicht, wie es funktionieren 
sollte, bzw. was man sich dabei gedacht hat und müsste dann fragen.
Das ist spätestens der Fall, wenn man in einem Forum um Hilfe bittet.

Also: Gleich "schön ordentlich und ÜBERSICHTLICH" zeichnen.... Und... 
man kann in den Schaltplan auch hinschreiben, was man sich gedacht hat. 
Z.B. "5V Tolerant Pin... Oder Spannung min nom max beim Spannungsregler. 
Oder wichtige Signale mit Linien verbinden, möglichst nicht mit 20 
Linien pro cm. Und so weiter und so weiter....

Ein Schaltplan ist immer für Menschen da, nicht nur für Eagle... Sonst 
bräuchte man sich die Mühe ja nicht machen, sondern könnte ja gleich die 
Netzliste so eintippen...

von Eagle_Layouter (Gast)


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> Ein Schaltplan ist immer für Menschen da, nicht nur für Eagle... Sonst
> bräuchte man sich die Mühe ja nicht machen, sondern könnte ja gleich die
> Netzliste so eintippen...
full ack.

@Tek
> Das habe ich jetzt schon öfter gelesen. Könnte mal jemand bitte einen
> Schaltplan verlinken bei dem das besser gelöst ist?
Dann werd ich mal der erste sein, auch wenn es nicht das Non+Ultra sein 
wird und eventl. viele anderer Meinung sind.

Hier ein Auzug.
http://home.arcor.de/hambueck-hp/pics_tmp/sch.png

> --> Tek: Es kommt eben auf einen vernünftigen Mittelweg an!

von Falk B. (falk)


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@ Eagle_Layouter (Gast)

>Dann werd ich mal der erste sein, auch wenn es nicht das Non+Ultra sein
>wird und eventl. viele anderer Meinung sind.

>Hier ein Auzug.
>http://home.arcor.de/hambueck-hp/pics_tmp/sch.png

Ein schwarzer Hintergrund erhöht die Lesbarkeit ungemein, vor allem beim 
Drucken . . .

von Tek (Gast)


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Eagle_Layouter schrieb:
> Dann werd ich mal der erste sein, auch wenn es nicht das Non+Ultra sein
> wird und eventl. viele anderer Meinung sind.

Danke dafür!

So ähnlich sieht das bei mir auch aus und wirklich große Unterschiede 
zum Plan des TE´s seh ich eigentlich auch nicht.
Die Bauteile sind funktionell als Module zusammengefasst und die 
Verbindungen untereinander bzw zum Controller sind mit Labels 
realisiert.

frankman schrieb:
> --> Tek: Es kommt eben auf einen vernünftigen Mittelweg an!

Das ist mir schon klar, nur wüsste ich halt gerne was man zb am Plan des 
TE´s da noch verbessern könnte. Meiner Meinung nach sind die einzelnen 
Module da ja schon gut zusammengefasst... wenn man die mit dem 
Controller jetzt noch mit Linien verbindet wird das für mich eher 
schlechter zu lesen.

von Eagle_Layouter (Gast)


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> ... nur wüsste ich halt gerne was man zb am Plan des
> TE´s da noch verbessern könnte. Meiner Meinung nach sind die einzelnen
> Module da ja schon gut zusammengefasst...
Wenn ich den Plan erstellt hätte, würde ich nach dem EVA-Prinzip 
zeichnen.
Eingänge links -> Verarbeitung mitte -> Ausgabe rechts

Jeder muss da für sich selber das Optimum finden, da auch jeder einen 
anderen Anspruch an sich selbst und der Dokumentation hat.

Mit den Standard-Eagle-Libs ist das m.M. schon gut gelungen.

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