erste Platine mit EAGLE - 4x LM3407 - Fragen und Feedback

[Ruben H. (rubirockt)]

Hallo,

ich habe gerade meine erste Leiterplatte fertig und würde euch um 
Feedback bitten bevor ich die Platine herstellen lasse, da ich noch 
keine Erfahrung habe und mit der Elektronik erst anfange.

Das ganze wird ein Treiber für eine RGBW-LED auf Basis des LM3407 mit je 
350mA pro Emitter. Die 4 Kanäle werden separat per PWM gedimmt. Enable 
soll für Weiß und RGB möglich sein, deshalb nur 2 Leitungen. Buchse fürs 
Netzteil wird auf Pads angelötet.

Meine Fragen bisher:

- Ich habe für Top und Bottom je eine Massefläche vorgesehen. Top ist 
da, aber das Bottom-Polygon ist nach wie vor gestrichelt - also hat er 
da wohl keine Massefläche gemacht, oder? Warum? Das Polygon liegt auf 
der Ebene Bottom und wurde mit Name=GND zum Netz hinzugefügt, genau wie 
oben..

- Beim DRC hat er mir bei allen vier LM3407s mukiert, dass die 
GND-Leitungen den PIN7 überlappen. Habe bereits durch bewegen des 
Bauteils geprüft, ob da keine Verbindung besteht, aber die Verbindung 
scheint i.O. zu sein. Kann es daran liegen, dass ich den Pseudo-PIN für 
die Wärme-Ableit-Fläche an der Unterseite des Chips einfach über PIN7 
geschoben hab, so wie es Falk mal in einem Beitrag beschrieben hatte? 
Ist das dann ok so?

- Sind die Versorgungsleitungen OK so, oder sollte ich die Dicker 
machen? Im schlimmsten Fall sind muss ich ja mit über 1,5A rechnen - 
zumindest bei der Versorgung.

- Sind die teilweise minimalen Abstände zu den Bohrungen und Vias OK 
oder sollte da ein gewisser Abstand eingehalten werden? Der Autorouter 
macht das immer so..

Wenn euch sonst noch was auffällt, bitte gerne mitteilen!

Danke schonmal!
Ruben

[Mike H. (-scotty-)]

Mach mal eine .PNG-Datei vom Layout die man auch zoomen kann.
Dann kann man dazu auch was sagen.
Soweit ich mich erinnere sind gestrichelte Polygone gesperrte
Flächen(Restrict Area), kann mich aber auch irren.
Das passiert, wenn man sich gerade im falschen Layer befindet
wenn man versucht ein Polygone herzustellen.
Wie sieht es denn mit der Versorgung von außerhalb aus?
Power Jack sagt mir da nicht viel.
Auf den Signallagen sollte man noch einen sinnigen Text platzieren
damit es bei der Herstellung keine Probleme gibt. Die kann man nämlich
sonst vertauschen.

[Ruben H. (rubirockt)]

Hi Mike,

hups, das ist ja irgendwie winzig geworden?! Sorry, hatte es nach dem 
hochladen nicht mehr kontrolliert.

Das mit dem Polygon werde ich gleich mal versuchen. Danke schonmal.

Versorgung von aussen soll ein einfaches 12V-Netzteil sein, dass den 
Strom liefern kann. Power Jack ist einfach nur eine Buchse, die in ein 
Gehäuse wandert und dann über zwei Leitungen an die Pads gelötet wird

-->  sowas hier:
http://de.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp?CMP=i-ddd7-00001003&sku=1216726

Die Beschriftung, ja. Die war schon da, aber nach dem Routen waren da 
nur noch ein paar ausgesparte Flächen übrig, von den Konturen der 
Buchstaben nix zu sehen. Wollte da mal etwas das Forum durchsuchen, 
steht aber noch an. Ich weis, ich weis: RTFM :-)
Aber beschriften sollte ich noch und will ich auch.

Danke erstmal!

P.S.: Hoffe, das mit dem Bild klappt diesmal..

[Mike H. (-scotty-)]

>P.S.: Hoffe, das mit dem Bild klappt diesmal..
Jau, geht jetzt.

Was für eine Buchse du für die Versorgung benutzt bleibt dir natürlich
überlassen. Ich meinte, das ich für V+ und Masse im Schaltplan keinen
Ursprung gefunden habe. Das sollte schon eindeutig sein, sonst weiß
ich nicht ob die Verbindungen auch korrekt geroutet werden.

Zum Layout:
Die Vias sollten einen breiteren Restring haben. Ansonsten kann
es passieren das eine zu kleine Bohrung überhaupt keinen Kontakt
bekommt. Bei einer in der Fabrik hergestellten Platine brauch man
keine Vias mit Restring. Ein volles Lötauge kann da unbedenklich
genommen werden. Wenn man selbst ätzen würde wäre es natürlich
etwas anderes. Die Signalleiterbahnen scheinen mir etwas dünn.
Da ja genug Platz vorhanden ist kann man die Bahnen ruhig breiter
machen. Einige Vias dürften sich durch umverlegeung noch wegoptimieren
lassen, wenn das eigentliche Problem mit dem Ploygon gelöst ist.

[Ruben H. (rubirockt)]

Hi Mike,

ah jetzt versteh ich! Ja, hatte im Schaltplan einfach zwei kurze wires 
an die PADs gelegt und sie mit NAME=GND / V+ zum Netz hinzugefügt. Aber 
ist natürlich so aus dem Bild nicht nachvollziehbar.

Dein Tipp mit den Vias hat mich jetzt leider endgültig verwirrt. Ich 
versuch mal das zusammenzufassen, was ich verstanden hab:

- Wenn ich die Platine ätzen lasse (z.B. PCB-Pool, o.ä.), dann brauche 
ich KEINEN restring, weil die so genau fertigen. Also restring=0 beim 
Via einstellen? Gilt das auch, wenn ich hinterher die Bauteile selbst 
anlöte?

- Wenn ich die Platine selbst belichte, sollte ich breitere restrings 
einstellen, da ich sonst hinterher unter Umständen die Kontaktierung 
wegbohre.

>"Ein volles Lötauge kann da unbedenklich genommen werden."

--> Wie meinen? :-)
Wahrscheinlich hab ich das aber insgesamt vollkommen falsch 
interpretiert.

Ich bin auf Deinen Tipp hin gerade dabei, die Breite der Leiterbahnen 
anzupassen. Dabei würde ich auch gerne noch die Kondensatoren C_IN von 
Hand verlegen, da er das nicht so macht, wie ich mir das vorstelle (je 2 
Kondensatoren "ganz oben" nebeneinander). Die sollten eigentlich nahe an 
den Pins V_IN liegen. Allerdings verbindet EAGLE die Kondensatoren beim 
optimieren MITEINANDER und führt sie anschließend nur zu einem der ICs. 
Das muss ich ihm irgndwie noch abgewöhnen, weis aber noch nicht, wie.

Das Problem mit dem Polygon habe ich gerade gelöst. Zumindest das 
Symptom. Woran es gelegen hat, hab ich nicht herausgefunden - aber egal 
für's Erste.. Die überarbeitete Version werde ich nochmal hochladen und 
mich der Kritik stellen.

Danke für Deine Tipps!

[Mike H. (-scotty-)]

Ich habe den Verdacht mal eine allgemeine Begründung für den Sinn
eines Restring abgeben zu müssen, zumindest versuche ich es mal. 
Allerdings erinnere ich mich vage das bei früheren Versionen von eagle
das ganze mit einer .ulp gelöst wurde.

Allgemein vereinfacht: Restring = Pad oder Via - Bohrerdurchmesser

-Wenn man in der Fabrik produzieren lässt, kann man die PADS und VIAS
gefüllt lassen ohne Bohrung in der Mitte, also ohne Restring.
Die Fabrik bohrt quasi blind nach CNC-Daten die man mitliefern muss
mit speziellen Maschinen. Wäre der Restring dann größer als das gebohrte
Loch könnte es bei der Belichtung zu Schwierigkeiten kommen die ein
Nachbearbeiten nötig macht.

Daheim wenn man selbst ätzen und bohren will ist ein mittig freigeätzes
Lötauge (m.Restring) vorteilhafter damit der Bohrer nicht anfängt
auf dem Metall zur Seite zu driften beim aufsetzen des Bohrers,
also wie eine Zentrierung.
Ein Mechaniker körnt Metalle um zielsicherer zu bohren. Bei so
vielen Bohrungen wäre das sehr mühsam und daher benutzt man Pads
und Vias mit einer freigeätzten Mitte wo man sich das jeweilige
Loch vorstellen muss. Allerdings wäre ein kleineres Loch (und damit 
breiterer Restring)in der Mitte sinnvoller, da das zum zentrieren des 
Bohrers günstiger ist. 0,1mm würden da schon reichen.

>Allerdings verbindet EAGLE die Kondensatoren beim optimieren MITEINANDER
Einfach nur interaktiv layouten, dann funzt es auch. Ob und wie
man das sonst abschaltet, kann ich auch nicht sagen.

>- Wenn ich die Platine selbst belichte, sollte ich breitere restrings
>einstellen, da ich sonst hinterher unter Umständen die Kontaktierung
>wegbohre.
Wenn du das Zipfelchen Leiterbahn meinst das man in der Mitte des Pads 
sieht, kannste das getrost vergessen.
Das wird gar nicht mit dem CAM-Prozzessor ausgegeben.
(sollte es zumindest nicht, weils beim Bohren stören würde).

[Ruben H. (rubirockt)]

Danke für die Erklärung, jetzt macht's Sinn.

Was meinst Du mit "interaktiv layouten" genau? Ich hab leider immer noch 
Schwierigkeiten, das hinzukriegen..

[Uwe N. (ex-aetzer)]

Mike Hammer schrieb:
> Wäre der Restring dann größer als das gebohrte Loch könnte es bei der
> Belichtung zu Schwierigkeiten kommen die ein Nachbearbeiten nötig macht.

Naja, sollte in der "Fabrik" kein Problem sein - hier wird erst gebohrt, 
dann erst das Leiterbild strukturiert.

Gruss Uwe

[Marco L. (lehmi)]

Versuch mal die Leiterbahnen der Versorgungsleitungen so breit wie 
möglich zu machen und guck dir mal an, wo die Ströme fliessen und mache 
diese Leitungen möglichst kurz (und breit). Da sich Lothar noch nicht 
gemeldet hat, poste ich mal den Link : 
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler , da 
wird das beschrieben.

Grüße

[Mike H. (-scotty-)]

>Was meinst Du mit "interaktiv layouten" genau?

http://de.wikipedia.org/wiki/Interaktiv

Auf das layouten angewandt bedeutet das nichts anderes
als alles von Hand zu machen und jeden Automatismus
wie das Nutzen von Autorouter oder Autoplacer, sofern
vorhanden, zu vermeiden und unterstützende Funktionen,
z.B. den DRC zu nutzen.

[Ruben H. (rubirockt)]

@Marco:
Danke für den Link, der ist sehr aufschlussreich! Bin gerade dabei, das 
umzusetzen. Allerdings komme ich hier an einer Stelle nicht weiter:

Mein Anwendungsfall ist S.13, FIGURE 8 aus dem Datenblatt des LM3407,
http://www.national.com/ds/LM/LM3407.pdf
habe ich im Wesentlichen so umgesetzt, siehe Schaltplan oben.

Allerdings kann ich den Strompfad "Phase 1" lt. Lothar Miller bei mir so 
nicht nachvollziehen, da der Strom hier anscheinend nicht durch C_IN 
fliesst. Dies liegt wohl daran, dass C_OUT laut Datasheet nicht gegen 
Masse, sondern gegen V_IN geschalten wird. Ist das OK so und ich 
optimiere "Phase 1" dann ohne "Eingangs-C"? Oder verhält sich das hier 
dann ganz anders?

Ausserdem habe ich C_VCC zwischen PIN_VCC und Masse hängen, wie auf 
Seite 1 gezeigt. So habe ich das auch aus  der Info auf S.10, "Internal 
Vcc Regulator" verstanden. Allerdings ist auf S.13, FIGURE 8 ein 
weiterer Anschluß des Vcc-PINs gezeigt, oder interpretiere ich das hier 
falsch? Ebenso am PWM-PIN. Wie gehe ich nun vor, wenn ich den Strom per 
PWM regulieren will? Ich hätte einfach den entsprechenden PIN eines 
ATMega mit dem PWM-PIN verbunden und die Massen verbunden und gut.

@Mike:
lach Danke für den Link :-) So hab ich's letzte Nacht dann auch 
schonmal versucht. Bin aber nicht wirklich zufrieden und werd jetzt mal 
einiges umschmeißen. Neues Layout folgt..

[Ruben H. (rubirockt)]

So, nun habe ich eine neue Version des Layouts und hoffe, es ist diesmal 
besser gelungen. Die Baugruppe ganz rechts ("W") enthält Bezeichnungen 
an den Bauteilen, so findet man sich besser zurecht. Abgesehen davon 
sollten alle vier Baugruppen "gleich" sein.

Zwei Fragen noch:

- Spricht etwas gegen meine Lösung mit der "Stromschiene" für V+ auf dem 
Bottom-Layer?
- Ist das Layout (aus EMV-Gesichtspunkten, etc.) soweit akzeptabel? Was 
könnte/sollte man noch verbessern?

Danke für eure Tipps!

[Mike H. (-scotty-)]

>- Spricht etwas gegen meine Lösung mit der "Stromschiene" für V+ auf dem
Bottom-Layer?
Hängt von ab was für ein Strom drüber fließt. Mehr als 2A/mm wäre
zu viel. Versorgungsleitungen sollte man grundsätzlich breiter (2x)
machen als Signalleitungen. Ist Applikationabhängig.
>- Ist das Layout (aus EMV-Gesichtspunkten, etc.) soweit akzeptabel?
Solange keine Streufelder von der Induktivität in Leitungen
induziert werden und die Stromschleifen KLEIN bleiben halte ich
das für unwahrscheinlich, ansonsten mail Lothar an, ob der sich
das mal ansieht. Für mich sieht es gut aus, auch wenn man das Layout
noch etwas kompakter und Leitungen evtl. kürzer machen könnte.
(In der Kürze liegt die Würze).

>Was könnte/sollte man noch verbessern?
Das tun, was man dir vorschlägt. Die Vias sind wirklich sehr klein.
Selbermachen kannste da knicken. Eine Fabrik schafft das wohl.
Den Restring breiter machen oder Vollkreise nehmen bei div. PADs.
Ich hab da Zweifel ob das mit dem Restring überhaupt Sinn macht.
Außerdem prüf mal ob man nicht bei einem Seitenwechsel auf dem
akt.Layer bleibt bis zum Ziel. Manchmal wechselst du zu oft.(z.B.
Ltg. oben rechts neben dem Stecker)
Der Profi ist immer darauf bedacht Vias zu sparen.
Bei Änderungen sollte auch der Schaltplan stehts neu hinzugefügt
werden. Da war ja schließlich auch noch ein Mangel.
Versuchsweise würde ich mal ein Layer ausdrucken ob die Pads
bei dir auch im Loch frei sind, sonst wird das Bohren reine
Glückssache.

[Marco L. (lehmi)]

Also die Stromschiene kann ruhig breiter werden, aber die alleine tuts 
nicht, wenn die "Abzweigungen" zu den Reglern dann so schmal sind. Vias, 
wie angesprochen, können ruhig größer werden.

Zu den "Stromkreisen":

Kreis 1 ist Vin->LED->L->PIN LX->PIN ISNS->Rsens->GND

Kreis 2 ist Vin->LED->L->Diode->LED

m.E., kann mich aber auch irren. Im Datenblatt steht auch, welche Kreise 
möglichst klein sein müssen und wo die Kondensatoren hin gehören.

Versuche mal EIN Layout zu optimieren (zu lassen) und den Rest zu 
clonen, hat mir auch geholfen.

Grüße

P.S. Setzte mal unter die Regler ein grosses Via, dann läßt sich das Pad 
auch einfacher anlöten

[Ruben H. (rubirockt)]

@Mike
Also jetzt muss ich doch nochmal nachfragen, ich glaube ich hab da was 
noch nicht ganz richtig verstanden. Meine Vorstellung davon war:

VIAs bestehen aus einem Loch in der Leiterplatte, wobei die "Innenwand" 
metallisiert ist und damit zum anderen Layer leitet. Der Restring ist 
eine radiale Erweiterung der Metallisierung um die Bohrung auf der Ober- 
und Unterseite der Leiterplatte. So wird die Bohrung gut leitend. Das 
entnehme ich zumindest den Bildchen in EAGLE und der Aussage:

>Restring = Pad oder Via - Bohrerdurchmesser

Das gibt noch Sinn für mich:
>-Wenn man in der Fabrik produzieren lässt, kann man die PADS und VIAS
>gefüllt lassen ohne Bohrung in der Mitte, also ohne Restring.
>Die Fabrik bohrt quasi blind nach CNC-Daten die man mitliefern muss
>mit speziellen Maschinen.
OK. Danach bringen sie einfach das Metall auf und gut ist. Suchen die 
sich selbst einen Bohrdurchmesser aus, welcher kleiner ist als mein 
gefülltes VIA und der Überstand ergibt sich dann?

Die Aussage verstehe ich irgendwie nicht:
>Wäre der Restring dann größer als das gebohrte
>Loch könnte es bei der Belichtung zu Schwierigkeiten kommen die ein
>Nachbearbeiten nötig macht.
*? Aber egal wie breit der Ring aussenrum - wenn mir mein Bohrer in der 
Mitte nicht verläuft, kann ich doch durchbohren und dann eine 
Metallschicht auftragen? Stört mich doch nicht, wenn der Ring aussenrum 
breiter ist?*

Hier hab ich's auch nicht ganz verstanden:
>Bei einer in der Fabrik hergestellten Platine brauch man
>keine Vias mit Restring. Ein volles Lötauge kann da unbedenklich
>genommen werden.
->D.h. die machen Löcher rein und fluten die mit Lot? Oder hab ich das 
falsch verstanden? Wie erstelle ich so ein Lötauge in EAGLE?

...
>Den Restring breiter machen oder Vollkreise nehmen bei div. PADs.
Vollkreis=Lötauge von oben? Aber ein Vollkreis hat ja dann kein Loch 
durch die Leiterplatte. Wie kontaktiert das dann auf die andere Seite?


Stromschiene und VIAs passe ich an. Werd auch nochmal die Zahl 
reduzieren. Hatte die VIAs auf die Mindestgröße gesetzt, welche 
http://pcb-center.de angibt, weil ich die Platine wohl dort fertigen 
lassen möchte. Aber das sind die Untergrenzen und sollten bestimmt nicht 
erste Wahl sein. Das hab ich nicht bedacht.

Hier wird übrigens auch auf eine Mindestgröße des Restrings hingewiesen. 
Heißt das dann, dass man hier generell VIAs mit Restring anstatt 
Lötaugen verwenden sollte?

@Marco
>P.S. Setzte mal unter die Regler ein grosses Via, dann läßt sich das Pad
>auch einfacher anlöten

Im Datenblatt stand auch etwas davon, mehrere VIAs in die Fläche unter 
dem IC einzubringen - wegen Wärmeleitung glaube ich. Ist ein großes VIA 
oder mehrere kleine sinnvoller? Fehlt mir bei einem großen dann nicht 
Fläche zur Wärmeleitung?

P.S.: PADs sind doch die zwei Dinger links unten, welche ich für V+ und 
GND vorgesehen hab - dachte ich? Die durchkontaktierten Kreise sind alle 
VIAs dachte ich. Aber anscheinend stimmt das nicht so ganz? Demnach 
verwirrt mich der Satz auch nachhaltig:
>Versuchsweise würde ich mal ein Layer ausdrucken ob die Pads
>bei dir auch im Loch frei sind, sonst wird das Bohren reine
>Glückssache.

Dank euch und gut Nacht erstmal!

P.P.S.: Das mit der Versorgung im Schaltplan hab ich jetzt so wie im 
Anhang gemacht (links oben im Bild). Macht man das überhaupt so oder was 
ist da der richtige Ansatz?

[Marco L. (lehmi)]

Ruben H. schrieb:
> @Mike
> Also jetzt muss ich doch nochmal nachfragen, ich glaube ich hab da was
> noch nicht ganz richtig verstanden. Meine Vorstellung davon war:
>
> VIAs bestehen aus einem Loch in der Leiterplatte, wobei die "Innenwand"
> metallisiert ist und damit zum anderen Layer leitet. Der Restring ist
> eine radiale Erweiterung der Metallisierung um die Bohrung auf der Ober-
> und Unterseite der Leiterplatte. So wird die Bohrung gut leitend. Das
> entnehme ich zumindest den Bildchen in EAGLE und der Aussage:
>
>>Restring = Pad oder Via - Bohrerdurchmesser

Richtig ! nennen sich auch durchkontaktierte Bohrungen. 
http://de.wikipedia.org/wiki/Durchkontaktierung wäre das Stichwort

>
> Das gibt noch Sinn für mich:
>>-Wenn man in der Fabrik produzieren lässt, kann man die PADS und VIAS
>>gefüllt lassen ohne Bohrung in der Mitte, also ohne Restring.
>>Die Fabrik bohrt quasi blind nach CNC-Daten die man mitliefern muss
>>mit speziellen Maschinen.

Sinnlos, auch wenn die Bohrung nicht durch die ganze Platine geht, muss 
sie trotzdem vorhanden sein. Für die Kontaktierung der metallisierten 
Bohrung muss auch ein Teil Kupfer (Restring) vorhanden sein, ohne gehts 
nicht.


> Stromschiene und VIAs passe ich an. Werd auch nochmal die Zahl
> reduzieren. Hatte die VIAs auf die Mindestgröße gesetzt, welche
> http://pcb-center.de angibt, weil ich die Platine wohl dort fertigen
> lassen möchte. Aber das sind die Untergrenzen und sollten bestimmt nicht
> erste Wahl sein. Das hab ich nicht bedacht.
>

Mach die ruhig größer, auch wenn du die Platine herstellen lassen 
willst.

> Hier wird übrigens auch auf eine Mindestgröße des Restrings hingewiesen.
> Heißt das dann, dass man hier generell VIAs mit Restring anstatt
> Lötaugen verwenden sollte?
>
> @Marco
>>P.S. Setzte mal unter die Regler ein grosses Via, dann läßt sich das Pad
>>auch einfacher anlöten
>
> Im Datenblatt stand auch etwas davon, mehrere VIAs in die Fläche unter
> dem IC einzubringen - wegen Wärmeleitung glaube ich. Ist ein großes VIA
> oder mehrere kleine sinnvoller? Fehlt mir bei einem großen dann nicht
> Fläche zur Wärmeleitung?
>

Jein, das PAD unter dem Regler lässt sich von aussen ja nicht löten (es 
sei denn man hat einen Reflowofen) , also kann man durch das große Loch 
Lötzinn auf die Rückseite des Reglers von unten bringen.
Guck mal:
Beitrag "Eagle: TI HTSSOP Package: wie das thermal Pad?"

> P.S.: PADs sind doch die zwei Dinger links unten, welche ich für V+ und
> GND vorgesehen hab - dachte ich? Die durchkontaktierten Kreise sind alle
> VIAs dachte ich. Aber anscheinend stimmt das nicht so ganz? Demnach
> verwirrt mich der Satz auch nachhaltig:
>>Versuchsweise würde ich mal ein Layer ausdrucken ob die Pads
>>bei dir auch im Loch frei sind, sonst wird das Bohren reine
>>Glückssache.
>

Du bohrst ja nicht selber, also egal.

> Dank euch und gut Nacht erstmal!
>
> P.P.S.: Das mit der Versorgung im Schaltplan hab ich jetzt so wie im
> Anhang gemacht (links oben im Bild). Macht man das überhaupt so oder was
> ist da der richtige Ansatz?

Geschmackssache, sieht aber besser aus, da jetzt eindeutig.

PS. Es gibt auch Schottky Dioden im SMD Gehäuse, z.B. MBRS140

[Ruben H. (rubirockt)]

Danke für den Link, das klingt gut. Danach werd ich mich richten.
Hab grad die Bauteile bekommen. Mann, sind die klein! :-) Das wird 
lustig..

Danke nochmal für die viele Hilfe!