Hi,
schon lustig, wenn eine Schaltung auf dem Steckbrett funktioniert, auf
dem SMD-Board dann aber nicht mehr.
Ein 500mA Schaltnetzteil ist 2cm neben einem Atmel. Der Atmel läuft
sowas von amok, das habe ich noch nicht gesehen....
Auf dem Oszi sehe ich Spikes von 1V bei einem 5V Ausgangsspannung. Die
Spikes sind 200MHz im Abstand von 2us, was die Schaltfrequenz des
Wandlers ist. Offensichtlich reichen die Ausgangskondensatoren
(2x22uF+1x100nF) nicht aus, um den Rotz da rauszufiltern.
Hat jemand eine Idee? Ich dachte an eine kleine Drossel direkt nach den
Ausgangskondensatoren. Leider habe ich nirgendwo in den App Notes von
egal welchem DCDC HErsteller sowas gefunden. Die Standard Typical
Application Circuits haben immer nur Ausgangskondensatoren. Wieso baut
man da keine Drossel ein? Die sollte die Spannung doch glatt wie ein
Babypopo machen?
(Natürlich braucht es dann nach der Drossel wieder neue
"Ausgangskondensatoren", um die Verbraucherstromspitzen abzufangen.)
Zen schrieb:> Hat jemand eine Idee?
Vernünftiges Massekonzept, stromflächenminimiertes Wandlerlayout,
Pi-Filter am Ausgang. Das wären so ein paar Grundsätze.
Gelangen die Störungen Leitungsgebunden oder durch die Luft auf deine
"Atmel"-Schaltung? Und wie misst du mit dem Oszi - nicht dass du dir die
Störungen mit deinen Oszi-Messstrippen einsammelst?
> 200MHz> 2x22uF+1x100nF
Dann schau mal die Impedanz eines 100nF bei 200MHz an, der ist eine
Spule. Der Elektrolyt ist sowieso eine Spule. Mach mal zuseatzlich einen
1nF dort hin.
Ein Schema, ein Layout und ein Foto sind erbeten.
Hier ist das Layout. Leider arbeite ich nicht mit Altium, sondern nur
mit dem Sprint-Layout (kein Schema vorhanden...). Ich muss also jeden
Winkel selber ziehen. Ausserdem bin ich nur Hobbybastler und habe keine
Ausbildung in dem Bereich. Es wäre nett, wenn die Berufsplatinenlayouter
mir hier ein paar Tipps geben können. Das meiste ist nämlich eher vom
Gefühl her gemacht und weniger gerechnet.
Da ich nur einlagige Platinen machen kann, muss ich da auch mehr
Hirnleistung investieren. Ist halt nicht so einfach. Die gelbe unsaubere
Linie dort ist noch eine Verbindung ohne Lösung. Da nehme ich wohl eine
Drahtbrücke. Ich will die Massefläche da nicht "zumachen". Nebenbei
finde ich es toll, dass beim DC-Wandler GND auf beiden Seiten angebunden
ist :)
Wahrscheinlich sind trotzdem zig Anfängerfehler drin. Ich bitte um
Feedback.
Zen schrieb:> chon lustig, wenn eine Schaltung auf dem Steckbrett funktioniert, auf> dem SMD-Board dann aber nicht mehr.
Kommt in der Entwicklung schon mal vor - selbst wenn der Entwickler
weiß, was er da tut, wird schon einmal ein Parameter übersehen.
> Der Atmel läuft sowas von amok, das habe ich noch nicht gesehen....
Tja; einmal ist immer das erste Mal. Nannte man fräher (TM)
"Erfahrung(en) sammeln".
> Leider habe ich nirgendwo in den App Notes von> egal welchem DCDC HErsteller sowas gefunden. Die Standard Typical> Application Circuits haben immer nur Ausgangskondensatoren.
"Entwicklung" ist mehr als das stumpfsinnige Abkupfern von
Standardschaltungen - wäre dies so, wären zahlreiche Entwickler
arbeitslos (und könnten auch durch preisgünstige z. B. Werbetexter
ersetzt werden).
Eine hohe Fachkompetenz, bestehend aus gelerntem Fachwissen und über die
Jahre geaammelten Erfahrungen, erlabut es dem professionellen
Entwickler, die Schaltung individuell auf die jeweiligen Anforderungen
auszulegen, so dass diese nicht nur irgendwie mehr oder weniger zufällig
funktioniert, sondern zuverlässig unter allen Betriebsbedingungen - und
nebenbei noch alle einschlägigen Normen (z. B. EMV) einhält.
> Wieso baut man da keine Drossel ein? Die sollte die Spannung doch glatt wie ein
Babypopo machen?
Wer ist "man"? Die Leute, die die Standardschaltungen malen? - Woher
sollen die deine Anforderungen gekannt haben? Eine Glaskugel werden sie
wohl kaum gehabt haben.
> (Natürlich braucht es dann nach der Drossel wieder neue> "Ausgangskondensatoren", um die Verbraucherstromspitzen abzufangen.)
Aha... - Na, wenn du das sagst... - Wie gesagt, da dies designabhängig
ist, kann letztendlich nur der Schaltungsentwickler (d. h. du) das so
entscheiden.
Thomas E. schrieb:> 22µF MLCC
Der bei 100Mhz und mehr eine viel zu große Eigeninduktivität hat.
Zen schrieb:> (kein Schema vorhanden...)
Disqualifikation!
Zen schrieb:> Auf dem Oszi sehe ich Spikes von 1V bei einem 5V Ausgangsspannung.
Das kann man kaum mehr "Regler" nennen.
Deine Ausgangskapazität ist viel zu groß.
Löte mal den ausgangsseitigen 820uF Elko wieder aus.
Auch am Eingang benötigst du einen Low-ESR Kondensator.
Zusätzliche 22uF Keramik könnten helfen.
Wie groß ist die Induktivität?
Hallo,
1. Ausgangskapazität viel zu groß, Microchip empfiehlt mindestens 10µF
bis maximal 47µF, hier haben wir 864µF.
2. Entkoppelkondensatoren am Attiny quasi wirkungslos da sie nicht
direkt im Strompfad liegen sondern einfach nur unten an die dicke
Leiterbahn "angehängt" wurden.
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung
3. Layout suboptimal, hier könnte man sich wenigstens an der EMpfehlung
von Microchip orientieren.
Gruß
Daniel
Also ich benutze billige chinesische Buck-Regler, um die 5 V für
Tiny2313 und RC-Funkempfänger (2,4 GHz) aus den etwa 12 V einer
3s-Batterie Li-Ion 18650 zu erzeugen. Das klappt bestens. Auch dann,
wenn der Akku mit der PWM des Motors (28,8 kHz) belastet wird. Eine
zusätzliche Drossel zwischen Schaltregler und 5V-Stromkreis war nicht
nötig. Allerdings ist der 5V-Kreis mit Kerkos 10nF, 100nF und 1µF
abgeblockt. Die Schaltregler-Platine sitzt dabei huckepack auf der
Controllerplatine.
...
@Thomas: Danke für den Hinweis. Den Eingangskerko habe ich wohl beim
andauernden rumschieben und "mal kurz löschen" irgendwann vergessen
wieder einzubauen.
@Der Andere: Dafür ist noch der 100n da.
@Daniel H.: Der 100n liegt doch direkt zwischen Vcc und Gnd des Atmels?
Was willst du mehr?
Der Andere schrieb:> Der bei 100Mhz und mehr eine viel zu große Eigeninduktivität hat.
Ach ja?
Schlaumeier, dann geh' mal auf die Webseite von Murata->Simsurfing und
guck Dir die ESL-Werte von entsprechenden Kondensatoren bei 100 MHz an,
wenn Du dann belastbare Infos über bessere Alternativen hast, kannst Du
die hier schreiben!
Thomas E. schrieb:> wenn Du dann belastbare Infos über bessere Alternativen hast,
Zusätzlich kleinere, die dann normalerweise eine geringere Induktivität
aufweisen.
Was der TO ja sogar gemacht hat.
Der Andere schrieb:> Zusätzlich kleinere, die dann normalerweise eine geringere Induktivität> aufweisen.
Interessanterweise hat ein kleinerer Kondensator (z.B. 1µF) ein größeres
ESL, als ein größerer (22µF) im gleichen Gehäuse (z.B. 0805)!
(Offenbar hast Du Dir die Daten der Kondensatoren also nicht angeschaut)
Die Bauteilauswahl wäre einfacher und die Layouteinflüsse geringer,
wenn man sich beim ersten Versuch nicht an einen 500kHz-,
sondern z.B. an einen 100kHz-Schaltregler richtet.
"Auf dem Oszi sehe ich Spikes von 1V bei einem 5V Ausgangsspannung. Die
Spikes sind 200MHz im Abstand von 2us,"
Nach mal zur Sicherheit: Es gibt Einbrüche auf 1V oder auf 4V in Bursts
alle 500kHz mit 200MHz. Frage ist auch, wie lang die Bursts sind.
Wie wurden diese denn gemessen? Mit welchem Gerät und an welcher Stelle
genau?
Kann man die Aufnahme mal sehen?
Außerdem fehlen hier viele Infos.
-> Welcher Regler ist es denn genau?
-> Der Feedback-Spannungsteiler ist extrem hochohmig. Wenn das der
möglichen Batterie-Versorgung geschuldet ist, dann Prost Mahlzeit.
Der ist so hochohmig, dass das Signal am Feedback-Pin extrem
störanfällig
wird. Netterweise sitzt da auch gleich die ungeschirmte Drossel quasi
daneben.
-> Und dann das ganze Layout... Der Regler so hübsch klein er ist
freut sich auch über schnuckelige kleine Bauteile. Die Elkos sind
absolut fehl am Platz.
-> Der EN-Widerstand kann bestimmt auch noch mal auf einen passenden
Wert reduziert werden. Ich weiß auch nicht, was Bat+ hart auf EN und
dann
mit 150k an den Mikrocontroller zu suchen hat. Batteriespannung messen?
Dann gehört da eine vernünftige Messschaltung hin.
-> Beim Mikrocontroller fehlt die Kerbe im Overlay.
Mann mann mann, da kann man noch richtig viel Energie rein stecken.
Zen schrieb:> Der Atmel läuft> sowas von amok, das habe ich noch nicht gesehen....Zen schrieb:> um den Rotz da rauszufiltern.
Und dann noch von nichts ne Ahnung aber eine Sprache an den Tag legen,
dass einem übel wird.
"Kollege" du musst noch viel lernen.
SMPSssss schrieb:> Und dann noch von nichts ne Ahnung
Aber du?
SMPSssss schrieb:> -> Welcher Regler ist es denn genau?
guckst du Plan von TO:
MCP1625X
Layout ist nicht 100% optimal, aber auch nicht total beschissen.
GND Pfade sind so kurz wie möglich, und das FB Netzwerk ist im
Datenblatt so hochohmig "erlaubt".
Schlecht ist eben die extrem große Ausgangskapazität. Da sieht der
Regler nur noch DC am FB, und kann gar nicht mehr ordentlich arbeiten.
Deswegen ja: erster Schritt, den Elko am Ausgang entfernen. Dann ist
vermutlich schon alles im Lot.
Und da Batterien relativ hochohmig sind, zusätzliche 22uF Keramik an den
Eingang.
SMPSssss schrieb:> Und dann noch von nichts ne Ahnung aber eine Sprache an den Tag legen,> dass einem übel wird.> "Kollege" du musst noch viel lernen.
Mit dem falschen Fuß aufgestanden, "Kollege"?
Joe F. schrieb:> SMPSssss schrieb:>> Und dann noch von nichts ne Ahnung>> Aber du?
Da kannst Du Gift drauf nehmen.
> SMPSssss schrieb:>> -> Welcher Regler ist es denn genau?>> guckst du Plan von TO:> MCP1625X
Ja, genau das X war die Frage. Soweit bin ich auch schon gekommen!
> Layout ist nicht 100% optimal, aber auch nicht total beschissen.
Das Layout ist der letzte Sch# und geht kaum noch schlechter.
> GND Pfade sind so kurz wie möglich, und das FB Netzwerk ist im> Datenblatt so hochohmig "erlaubt".
Nicht alles, was erlaubt ist, ist auch richtig.
> Schlecht ist eben die extrem große Ausgangskapazität. Da sieht der> Regler nur noch DC am FB, und kann gar nicht mehr ordentlich arbeiten.> Deswegen ja: erster Schritt, den Elko am Ausgang entfernen. Dann ist> vermutlich schon alles im Lot.> Und da Batterien relativ hochohmig sind, zusätzliche 22uF Keramik an den> Eingang.Windows schrieb:> Mit dem falschen Fuß aufgestanden, "Kollege"?
Geht so.
Zen schrieb:> Auf dem Oszi sehe ich Spikes von 1V bei einem 5V Ausgangsspannung. Die> Spikes sind 200MHz im Abstand von 2us, was die Schaltfrequenz des> Wandlers ist. Offensichtlich reichen die Ausgangskondensatoren> (2x22uF+1x100nF) nicht aus, um den Rotz da rauszufiltern.
Hast Du noch andere Lasten die den Regler impusmäßig belasten? Wie sieht
die Eingangsspannung aus? Ohne bessere Info (gesamter Schaltplan) ist
das hier Glaskugellesen.
Nur mit Sprint Layout gemacht? Dann versuche Dein nächstes Design mit
einem VERNÜNFTIGEN CAD Tool zu machen ...
rgds
Jan schrieb:> @Daniel H.: Der 100n liegt doch direkt zwischen Vcc und Gnd des Atmels?> Was willst du mehr?
Siehe http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung
Deine Versorgungs-Pins sind suboptimal entkoppelt, da die 100nF (vom
Regler aus gesehen) hinter dem VCC-Pin liegen.
Herzlichen Glückwunsch zu Deiner Leiterplatte. Paar Kleinigkeiten, dann
bringst Du die zum Laufen. Keine Panik. Was du machst ist schon mehr als
viele die hier ewig mitlesen und den Lötkolben nur noch aus der guten
alten Zeit in Erinnerung haben.
Ein paar Kleinigkeiten:
Du hast eine ungeschirmte Drossel. Pass auf das die dich beim messen
nicht mit eingekoppelten Feldern betrügt.
Die 200Mhz sprechen dafür das du ordentliches Messequipment hast.
Trotzdem glaube ich nicht wirklich das das so direkt mess und anwendbar
ist. Die paar pF vom Tastkopf, ein bisschen Massefaden, da sieht man
alles mögliche.
Der erste Schritt:
Keramikkondensatoren dicht an den Eingang vom NCP. Dimensionierung:
22uF+100nF hast Du ja eh grad zu Hand. Direkt an die Pins, zwischen die
Leiterbahnen. Ich hoffe Du hast um sowas wie Y5U und Co einen grossen
Bogen gemacht. Was mit X anfängt ist ok. Klassisch X7R.
Zum Layouttool: Privat habe ich mich jetzt mit Kicad angefreundet. Hat
wenn man andere kennt noch Luft nach oben, sollte für Deine Zwecke aber
sehr gut geeignet sein.
viel Erfolg
hauspapa
Hi,
an der oberen Diskussion möchte ich mich nicht beteiligen und auch keine
Neue starten. Nur ein paar Dinge, die mir so auf den ersten Blick
auffallen.
Die ganze Schaltung sieht nach einer Hochstrom Anwendung aus.
Im Datenblatt vom Wandler steht aber nur etwa 600mA (peak). Daher
empfinde ich die Elkos und die Leiterbahnbreiten als viel zu
überdimensioniert (Breite Leiterbahnen sind ja nicht schlecht aber hier
nehmen sie den Platz für eine vernüpftige GND Plane. Die Elkos würde ich
kleiner machen und lieber eine Kombination aus Keramisch - Tantal und
Elko wählen (Das Elkos für Hochfrequenz quasi nicht da sind, wurde ja
schon erläutert).
Die Leiterbahnen an der C-L-Wandler Kombination würde ich fett lassen.
Was mir persönlich noch stört sind die fehlenden Wärmefallen an den 22uF
bzw 100nF da muss man mit viel Hitze löten was Stress für die Kerkos
bedeutet, wundert mich nicht wenn die kaputt gehen.
(Die Feedback Widerstände würde ich auch in SMD wählen, sind
gefühlsmäßig die kleineren Antennen)
Nur so als Anregung
Taz
Zu den Leiterbahnen: Es ist eine Batterieanwendung und mein persönliches
Ziel war eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen. Man hätte das ganze
auch um Faktor 3-4 kleiner machen können, jedoch wäre es dann 5%
uneffizienter gewesen. Klar, macht sowas niemand, weil der Kunde ja eh
die Batterien zahlt und beim Kauf eines Gadgets nur auf den Preis
schielt, aber hier war es eine persönliche Zielsetzung und es ist ja
auch kein kommerzielles Projekt.
Zum Ausgangselko: Ja, die Sache verstehe ich wirklich nicht. In der
Beschreibung zum Wandler steht, es dürfen maximal 47uF Ausgangskapazität
vorhanden sein. Warum diese blöde Grenze, steht da leider nicht
beschrieben. Weiss das jemand hier? Ich habe auch andere Wandler, aber
die haben diese Vorgabe nicht. Ich habe den Elko mal rausgenommen, aber
mit Elko sah die Rippelspannung wirklich schöner aus. Da hat es ein
200mA LED-Display, welches sehr starke Stromspitzen hat. Mit Elko sieht
das viel besser aus.
SMD Kerkos mögen den Temperatursprung zwischen Lötspitze und kalter
Platine gar nicht. Die bekommen dann Mikrorisse. Hatte ich auch schon.
Entweder Lötpaste benutzen und sanft drauf fönen oder zumindest die
Platine + Kondensatoren ordentlich vorwärmen.
Jan schrieb:> Ja, die Sache verstehe ich wirklich nicht. In der> Beschreibung zum Wandler steht, es dürfen maximal 47uF Ausgangskapazität> vorhanden sein. Warum diese blöde Grenze, steht da leider nicht> beschrieben.
Steht doch im Datenblatt, Abschnitt 5.4 "Output Capacitor Selection":
> The MCP16251/2 is internally compensated, so the output capacitance range> is limited. See Table 5-1 for the recommended output capacitor range.
Jan schrieb:> Zum Ausgangselko: Ja, die Sache verstehe ich wirklich nicht. In der> Beschreibung zum Wandler steht, es dürfen maximal 47uF Ausgangskapazität> vorhanden sein. Warum diese blöde Grenze, steht da leider nicht> beschrieben.
Doch es steht dort.
Auch wenn es dir blöd vorkommt, diese Regler besitzen eine sehr komplexe
Regelung, die mit der Phasenverschiebung duch den Ausgangskondensator
klar kommen muss.
Im Datenblatt steht, dass diese Kompensation intern vorhanden ist, und
auf einen definierten Kapazitätsbereich ausgelegt ist (4.2.6 INTERNAL
COMPENSATION und 5.4 Output Capacitor Selection): minimum 10uF, maximum
47uF sind okay.
Ansonsten wird der Regler instabil.
Das mag dir nicht auffallen, wenn die Last gleichbleibend ist.
Bei Lastsprüngen wirst du aber wesentlich größere Spannungsabweichungen
feststellen.
Im Extremfall detektiert der Regler den größeren Strom durch eine zu
ladende und zu große Ausgangskapazität als Overcurrent und schaltet
zeitweise ganz ab -> große Spannungseinbrüche sind die Folge.
Nachtrag:
Der im Datenblatt angegebene zu erwartende Ripple bei geringer Last ist
150mV.
Das ist für die allermeisten Anwendungsfälle der Digitaltechnik
vollkommen akzeptabel.
Wenn du (z.B. für Audio) eine sauberere Versorgung benötigst, kann ein
nachgeschalteter Filter, oder ein nachgeschalteter LDO helfen.
Jan schrieb:> Zu den Leiterbahnen: Es ist eine Batterieanwendung und mein persönliches> Ziel war eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen. Man hätte das ganze> auch um Faktor 3-4 kleiner machen können, jedoch wäre es dann 5%> uneffizienter gewesen. Klar, macht sowas niemand, weil der Kunde ja eh> die Batterien zahlt und beim Kauf eines Gadgets nur auf den Preis> schielt, aber hier war es eine persönliche Zielsetzung und es ist ja> auch kein kommerzielles Projekt.
Jetzt nur interessehalber, was hat die Leiterbahnbreite mit der
Effizienz oder dem Preis zu tun ??
Bei so kurzen dicken Leiterbahnen wird der Widerstand bei sehr kleinen
milli Ohms liegen, selbst bei einer halbierung der Breite -> immer noch
wenige milli Ohms. Wie kommt man da auf 5% uneffizienter ?
Oder fliessen da Ströme von einigen Ampere.
Jan schrieb:> Zu den Leiterbahnen: Es ist eine Batterieanwendung und mein persönliches> Ziel war eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen.
Da würde ich dann aber auch den Eingangselko nochmal überdenken.
Elkos haben in der Regel einen Leckstrom in der Größenordnung 0.01CV, in
deinem Fall also
0.01 x 820uF x 6,3V = 52uA. In 24h summiert sich das auf 1,2mAh...
