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Forum: Platinen Massefläche vs. VCC-Fläche


Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Hallo,

bei einem Projekt route ich gerade eine Motorendstufe auf eine 
einseitige Platine (zwei Phasen zu max. 5A bei 40V). Dabei wollte ich 
jetzt eine schöne Massefläche einziehen, unter anderem auch deshalb, um 
nicht riesige Kupferseen ausätzen zu müssen :-)

Wenn ich nun eine Massefläche einbaue, bedeckt die einen Teil der 
Platine. Baue ich stattdessen aber eine Fläche auf Versorgungspotential 
('VCC') ein, bedeckt die mehr als das Doppelte der Massefläche und 
kriecht überall schön hin, wo die Massefläche nicht hinkommt (weil halt 
keine Masse erreichbar ist).

Was würde denn gegen die VCC-Fläche sprechen?
Der Aufbau ist ohnehin potentialgetrennt, d.h. auch Masse ist ohne 
Verbindung zu Erde, PE oder sonstwohin. Dementsprechend hätte doch Masse 
keinen Vorteil gegenüber VCC i.S.v. Stabilität oder solcherlei -- beide 
Potentiale schwimmen ja frei umher.

Danke für Denkanstöße und viele Grüße,
Kama

: Verschoben durch Admin
Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kommt drauf an, was VCC bei dir ist.

Wenn es hinter einem Spannungsregler ist, würde ich mal sagen, dass VCC 
dann eine höhere Impedanz hat, als GND. Eben weil der Spannungsregler 
nur eine definierte Impedanz hat, also nur endlich schnell ausregeln 
kann.

Das wäre mein Tipp. Kann mich aber auch irren.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Simon K. schrieb:
> Kommt drauf an, was VCC bei dir ist.
>
> Wenn es hinter einem Spannungsregler ist, würde ich mal sagen, dass VCC
> dann eine höhere Impedanz hat, als GND. Eben weil der Spannungsregler
> nur eine definierte Impedanz hat, also nur endlich schnell ausregeln
> kann.
Hatte ich auch erst gedacht.

Nur sehs mal so: GND hat dieselbe Impedanz. Aller Strom, den der Regler 
über VCC reinsteckt, muss über GND auch wieder zurückkommen.

Autor: Anja (Gast)
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Sven P. schrieb:
> Was würde denn gegen die VCC-Fläche sprechen?

Bei TTL-Schaltkreisen ist der Störspannungsabstand zur Masseseite 
geringer als zur VCC-Seite. Dort hat eine niederimpedante Massefläche 
Vorteile für die Funktionssicherheit. Bei CMOS Schaltkreisen mit 
symmetrischen Störspannugsabständen bringt dies keinen Vorteil.

Eine Fläche hat allerdings nicht nur Vorteile: Du hast immer eine große 
Streukapazität zur Umgebung. Falls die Fläche doch nicht so ruhig 
schwimmt weil getaktete Ströme darüber fließen hat man schnell auch mal 
eine ungewollte Störabstrahlung.

Die beste Lösung wird ein möglichst symmetrischer Aufbau mit möglichst 
eng benachbarten (oder übereinanderliegenden) Versorgungsleitungen 
bringen.

Gruß Anja

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Was spricht denn gegen einen zweilagigen Aufbau ? Allenfalls mit 70um 
Kupfer anstelle von 35um.

Autor: mhh (Gast)
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Anja schrieb:
> Sven P. schrieb:
>> Was würde denn gegen die VCC-Fläche sprechen?
>
> Bei TTL-Schaltkreisen ist der Störspannungsabstand zur Masseseite
> geringer als zur VCC-Seite. Dort hat eine niederimpedante Massefläche
> Vorteile für die Funktionssicherheit. Bei CMOS Schaltkreisen mit
> symmetrischen Störspannugsabständen bringt dies keinen Vorteil.

Ich sehe das eher so, daß es entscheidend ist, auf was die Signale sich 
beziehen - Vcc oder GND. Meistens ist es GND und deshalb ist die Masse 
dort entscheidender.

Beziehen sich die Signale auf Vcc, musst Du diese großzügiger bemessen.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Anja:
Guter Anstoß. Glücklicherweise es ist ja nur die Endstufe, dort finden 
sich lediglich Freilaufdioden und Transistoren. Um letzteren einen 
ausreichenden Basisstrom einzukoppeln, müsste ich schon ganz furchtbar 
arg herumstrahlen, denk ich.

Verbaut ist drumherum dann auch CMOS, aber mit eigener Versorgung. Da 
werde ich ganz konventionell eine Massefläche verlegen, auch wenns bei 
30%/70%-Hysterese von CMOS eigentlich egal wäre.

Überdies habe ich penibel darauf geachtet, dass die Versorgungsbahnen 
stets parallel verlaufen und wenig Fläche einschließen. Ich will ja eine 
Endstufe bauen, keine Elektromagneten...


Hacky:
Gegen zwei Lagen spricht, dass ich nur eine Lage ätzen kann. Mit 35µm 
Kupfer komme ich da recht problemlos auf die gewünschte 
Nennbelastbarkeit der Leiterbahnen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Sven: Wegen dem Regler hast du irgendwie Recht. Wieder was dazu 
gelernt.

Autor: bla (Gast)
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Das nur eine Lage ätzen Problem hab ich auch, aber wenn die 2. Lage GND 
ist behelfe ich mir da mit einem Trick: Doppellagige Platine nehmen (bei 
mir Tonermethode, also ohne Photoschicht), die Unterseite wird dann 
komplett Masse. Ich kleb da einfach Paketklebeband drauf, dass das 
Ätzmittel nicht drankommt.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ist das nicht problematisch bei Drahtbrücken? Die dann die Massefläche 
berühren.

Autor: bla (Gast)
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@Simon K: Ja stimmt, da nehme ich an der Stelle das Kupfer etwas weg. 
Geht am besten mit so einer kleinen Schleif- oder Gravierkugel (~3-4mm 
ø) im Dremel. Man erwischt zwar auch etwas Basismaterial, aber davon ist 
ja deutlich mehr vorhanden, als vom Kupfer.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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bla:
Und was machst du dann mit bedrahteten Bauteilen?
Mir wär da irgendwie wohler, wenn um die Bohrungen noch etwas Kupfer 
weggenommen wäre.

Autor: bla (Gast)
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@Sven P: Da auch mitm Dremel wegnehmen. Wenn ich das doppellagig mit GND 
mache hab ich davon sowieso nicht so viel bedrahtete verbaut, sondern 
eher SMD meistens.

Autor: Nachtaktiver (Gast)
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Versuche die Leiterkarte doch so zu routen das du unten eine Unberührte 
Massefläche hast und oben den Rest routest. Da du bedrahtete Bauteile 
hast kannst du Masseseitig diese immer mit der Rückseite verlöten.
(Wennn du bedrahtete Bauteile benutzt)

Autor: SchuFo (Gast)
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Einer der Hauptgründe für eine Massefläche ist, dass sich der Strom auf 
dem Rückweg den Weg direkt unterhalb des Hinleiters aussuchen kann (bei 
hohen Frequenzen bzw. bei Schaltflanken) und damit keine großen 
Leiterschleifen aufgebaut werden (weniger Induktivität, weniger 
Antennenwirkung). Meiner Meinung nach sollte es prinzipiell egal sein ob 
sich der Strom auf dem Hin- oder auf dem Rückweg den Weg aussuchen darf. 
Im speziellen Fall beeinflusst es aber das Layout sehr stark. Meist 
werden mehr Bauteile an Masse als an VCC angeklemmt. D.h. eine 
GND-Fläche wird in der Regel weniger durch Leitungen zerschnitten als 
eine VCC-Fläche. Damit eignet sich die GND-Fläche meist besser.

Autor: Johannes O. (jojo_2)
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Die Fläche die du ausfüllst ist auch nicht so direkt entscheidend. Wenn 
du ne riesige VCC oder GND-Fläche hast die nur an einer kleinen Stelle 
über eine 1mm Leiterbahn angeschlossen ist, dann ist das alles andere 
als optimal...

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