Erstes Layout für Stromversorgungsmodul in Eagle

[Tverr B. (tverrbjelke)]

Vision: Sensorausgerüsteter Selbstfahr-Microcontroller, kleine Hebelchen 
rumschwenken lassen usw...

Zweck: Lerne on the fly womit ichs da alles zu tun kriegen werde - nur 
auch was Handfestes (DAS GERÄT) soll auch dabei rumkommen. Und was tun.

Ich schreib mir mal gerade von der Seele wohin es mich die letzte Zeit 
so geritten hat. Dann erkennt Ihr gleich meine Motivation und wo ich so 
hin möchte... Ich hoffe dass ich hier dann schön gerupft werde und 
anschliessend mich nochmal neu zusammensetzen kann. Und dabei lerne. 
Achja - dies ist mein erstes Posting. Hoffe ich hab das richtige Forum 
gefunden?

Stellte fest: wenn ich mit meinen ARM-Microcontroller-Entwicklerboards 
(LPC2148 und einen StrongArm) z.B. Modell-Servo HITEC HS-311 ansteuern 
möchte brauche ich nicht nur 3.3V sondern auch 5V für deren 
Signalleitung. Das Ding liefert aber nur 3.3V. Na gut z.B. der 74HCT244 
liefert 5V an Ausgang, wenn er an VCC=5V kriegt, kann aber auch 3.3V am 
eingang nehmen. OK dann also 5V her.

Dann denke ich: Wenn ich auch noch 1-4 kleinere DC-Gleichstrommotoren 
ansteuern möchte (für Räder oder so), denn brauchen die Treiberchips 
wohl auch 5V. und diverse (Helligkeits/IR/Sender-Empfänger usw) Sensoren 
wohl auch. Und das alles möglichst ohne dass meine Entwicklerboards 
zerbrätern. Schaute also da "mal nach".

In den diversen Beiträgen im Netz und hier bin ich inzwischen erschlagen 
von DC-DC Spannungsreglern (von deren zahllosen Datenblätter hab ich ich 
inzwischen Kopfrauchen, verstehe aber z.B. immer noch nicht genug um zu 
kapieren welche Ansteuerfrequenz für meine Anwendung denn überhaupt 
Sinnvoll wäre - es soll halt Gleichspannung sein, was weiss ich jetzt 
wie "gut" die Spannung (Ripple usw) bzw das Signal für ein Servo / 
Lichtschranke, Transistor usw sein müssen... und da es eh ein 
Bastelprojekt ist ist "Platinenplatz" und "keine 50ct mehr für Bauteile" 
eher nur Sekundär. (+20 Euro schon)

Also fange ich mal mit dem Naheliegendem an und mache eine erste ganz 
einfache duale Spannungsversorgung auf mit dem einfachsten Ding das ich 
finden konnte und das mir halbwegs erfolgversperechend vorkommt:

Also erstes Zwischenziel: aus 5 AA Sanyo mache 3.3V und 5V. Erstmal je 
500mA als Imax. Mit Linearregler LF33CV und LF50CV. Und hoffe dass die 
nicht rauchen (Welche Kühlkörper passen da wohl drauf?)

Sind diese Gedanken so Richtig:?
Wenn ich also bei vollen Akkus annehme: 7,5V -> 5V -> 2,5V bei max. 
500mA ->1,25W müssen gekühlt werden. Frage ist, welche Kühlkörper auf 
den LF50CV LF33CV dafür geeignet sind. Wieviel ist "1.25W kühlen"?

Wenn im Datenblatt für LF00 steht "bei 200mA Dropout 1,25V", denn ist 
bei Vout=5V mit Vin=6,25V schluss - Einzelne Zelle 1,25V. Also ggf. 
werden die Akkus schnell als "leer" angestempelt. Ersatz-Szenario: 6 
Zellen statt 5! Wenn die Kühlung bei 9V->5V ausreicht (bei 500mA*4V=2W 
am LF50, bei 200mA 0,8W), denn kann ich ggf. auf 6 Zellen erhöhen. Zur 
Not zieh ich halt bei meinen Ansteuer-Experimenten erstmal nur <100mA 
und suche solange bessere Lösung :-)

Dann die Frage nach der Dimensionierung der 
Entkoppelungskondensatoren...
reichen die 3x 100uF Elkos - bei Batteriebetrieb und auch bei 6V DC 
Netzteianschluss (warum nicht 2, oder 10uF oder 1000uF???)
Dann mach ich vor jedem "Nutzermodul an 5V und an 3.3V noch 100nF 
Entkoppelung direkt vor Ort und gut is? Oder wie gehe ich die 
Dimensionierung an? (Hab da so einiges gelesen: "Motoransteuerung" in 
"Lückbetrieb" usw.) aber da denk ich mir: es ist doch nicht die 
Leistungsstufe sondern nur die Ansteuerung der Motoren... wieviel ziehen 
die wohl auf der Signalleitung?... Die Leistungsleitungen für die 
Motoren selbst kommen ja wohl direkt aus irgendwelche Batterien. - 
Richtig gedacht?

Wenn das alles nix taugt, denn muss ich weg von linearreglern. Frage 
ist, wie viel Strom meine Schaltung auf 5V zieht, also die Servos und 
die Buffersteine (dachte da an 74HAC244 an 5V) , ggf. noch später 
weitere Sensorik und ggf der Motortreiber.

Aber ich möchte halt erstmal "was kleines schnelles machen" und dann 
weiter sehen... Das Board werde ich hoffentlich erstmal als 
Testschaltung 2.54mm Punktraster (oder so) realisieren. Früher schon 
doppelseitig geätzt, SMD gelötet usw... also ist aber laange her. Das 
wäre dann 2. oder 8. Schritt.

Erst mal der Kampf mit Eagle :-)

Ich hab mir u.a.
 * die bib für LF50CV und LF33CV selber aus LM138-TS gebastelt (habse 
einfach nicht gefunden) - Einige Transistoren haben das selbe Gehäuse, 
allerdings fast nur horizontal (liegend), nicht vertical (aufrecht) wie 
auf dem Datenblatt des LF50CV. In einer der Libraries finde ich das 
TO-220V Gehäuse, allerdings hat es da kein Package und kein Symbol. Dann 
sehe ich das der LM138-TS hat das selbe Gehäuse TO-220V. Gegenprüfen der 
Abstände in den Datenblättern zeigt dass sie das gleiche Gehäuse haben.

Also nehme ich den LM138-TS - der in meiner Eagle-light Installation 
schon drin war als Quelle für mein eigene Library des LF50CV. Copy paste 
in meine neue lib, und da dann "rename LM138-TS LF50CV".
-> So OK, oder hab ich da noch was vergessen?

 * aus dem Connektoren-Universum der "realen Reichelt Welt" einfache PSS 
254/5W Printstecker, Einzelstecke 3er Pins rausgesucht. In der Mitte 
jeweils Spannung, links/rechts GND. (Muss ich mir später nix merken). 
Dann die Frage welches Eagle ding dafür Sinn macht? Hab ich erstmal den 
"22-23-2031" genommen. Rastermass und Boardmasse scheinen richtig zu 
sein.  Und ärgere mich dass ich die einzelnen Pins nicht einzeln 
benamsen kann. Also doch nicht richtig gemacht?

 * einen 2er Wechselschalter in Eagle gefunden und als einfachen AN/AUS 
schalter missbraucht, der mir ein besseres Gefühl später geben soll ("Ja 
- das Ding IST getrennt und aus!") Ist das übertrieben? Oder sinnvoll?

 * aus Reichelt Datenblättern Halterung für 20x5mm Sicherungen - gesehen 
dass die da für mein Raster 2.54 irgendwie nicht da sind - muss ich dann 
wohl mal sehen ob ich mir die fehlenden 3/4 mm zurechtbiegen kann... Ich 
habe wenig Ahnung was für Werte ich da reinstecken werde 500mA flink? 
1A? - weil ich noch nicht genau abschätzen kann was da auf 5V und 3.3V 
gezogen werden wird. Aber lieber paar Sicherungen zum Testen als diverse 
teure Treiber-IC's schmelzen... oder gar meine teuren MUC-Boards.

 * Im Bild mal die seltsamen Eagle-Warnungen mitgeschickt. Was für 
Values soll ich denn meinen LF00 Bauteilen denn mitgeben? Der Name ist 
doch schon Programm genug!?

Eigentlich würde ich gerne für den MUC noch die Möglichkeit geben den 
Strom auf 5V und 3.3V (ggf via shunt -> analog-multiplexer 74HCT4051 an 
3.3V -> AD-Wandler des MUC) und die Batteriespannung irgendwie als 
Sensorwert anbieten können. Aber des wäre wohl Schritt 20-51. Und den 
MAX472 gibbet offensichtlich nicht mehr, bräuchte ihn eh für 3.3V.


Dieses Modul HIER soll also wie gesagt meine erste Möglichkeit werden 
überhaupt mal z.B. ein Servo anzusteuern. Denke / hoffe dass ich im 
Laufe des Projektes mehr Freundschaft mit den geschalteten 
Spannungsreglern mache, spätestens mit der Motoransteuerung isses ja 
denn glaub ich nötig.

Achja - muss ich mir noch eine Messbrücke einplanen, damit ich mit 
meinem  (alten 20DM) Multimeter den Stromverbrauch messen kann? Oder wie 
mache ich das geschickterweise sonst?

Also danke danke für Eure Geduld für meinen Wortschwall hier...

[Juergen G. (jup)]

Den Teil mit dem Eagle Kram hab ich ausgelassen zu lesen, da ich nicht 
mit Eagle arbeite.

Ich wuerde aber empfehlen im Design nicht mit der Stromversorgung 
anzufangen, sondern mit der Peripherie, dann den/die uC auswaehlen (weil 
man ja jetzt weiss wieviele und welche Pins man braucht), dann die 
Stromversorgung (weil man ja weiss welchen Strom und welche Spannung man 
wo braucht).

So mache ich das jedenfalls.

zu Deiner Stromversorgung.

Ich entwickle oefter Schaltungen in denen verschiedene Spannungen 
gebraucht werden.
Bis vor geraumer Zeit habe ich das auch mit Linearreglern gemacht, 
irgendwann ging mir das dann auf den Geist und ich hab mich mit den 
"Simple Switchern" angefreundet.

Resultat, sag tschuess zu Kuehlkoerpern und Kopfschmerzen ueber 
Transformatoren oder scwankenden Batteriespannungen.

Ich nehme die LM2575-ADJ oder LM2678-ADJ am Eingang um von den 7V-40V 
auf die 5V zu kommen und dann LDO Linear Regler LM1117 um von den 5V auf 
die 3.3V, 2.7V oder so zu kommen.

Da brauch nichts gekuehlt zu werden.

Dann kannst Du Deine Batterien so waehlen das sie auch fuer die Motoren 
ihre Dienste tun, speist die Motortreiber direkt von dem Elko nach der 
Batterie, dann eine Diode und noch einen Elko vor den Simple Switcher 
und fertig.

Ju