"Einseitiges" Layout mit DualMosfet-Treiber MCP14E10

[DumpLayouter (Gast)]

Ich habe die Tage mal wenig gepuzzelt um das V-USB Referenzdesign ein 
wenig zu pimpen, so ein Layout ist doch ne Menge Arbeit .....

Ich bitte um Kommentare und ein Tipps Masseführung, Layout und 
Bessermachen. Der Top-Layer soll mit Drahtbrücken ausgeführt werden, 
evtl. später sollen in den Top-Layer noch "große" Flächen zum kühlen der 
Mosfets.

Layout und Schaltplan anbei.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

DumpLayouter schrieb:
> Tipps Masseführung,
Der Quarz ist ziemlich weitläufig an GND angekoppelt. Fahr die Masse 
besser über eine Brücke möglichst direkt zum Pin 10 des uCs. Und flute 
da nicht einfach so drüber...

Zum Hintergrund:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/33-Quarz
Bei dir ungünstig lang und verwinkelt: die beiden roten Strompfade....


BTW: warum steuerst du die Mosfets über Treiber an?
Das könnte bei geeigneten Bauteilen doch der uC direkt machen...
Siehe MOSFET-Übersicht

[DumpLayouter (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> DumpLayouter schrieb:
>> Tipps Masseführung,
> Der Quarz ist ziemlich weitläufig an GND angekoppelt. Fahr die Masse
> besser über eine Brücke möglichst direkt zum Pin 10 des uCs. Und flute
> da nicht einfach so drüber...
>
> Zum Hintergrund:
> http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/33-Quarz
> Bei dir ungünstig lang und verwinkelt: die beiden roten Strompfade....

Danke, dann fange ich wieder an zu puzzeln.

> BTW: warum steuerst du die Mosfets über Treiber an?
> Das könnte bei geeigneten Bauteilen doch der uC direkt machen...
> Siehe MOSFET-Übersicht

Der uc läuft mit 3,3V das ist wohl zu wenig für Mosfets, insbesondere 
wenn die im PWM Betrieb laufen. Und eine Begrenzung der Stromaufnahme 
vom USB-Port über den Spannungsregler gefällt mir einfach besser. Die 
Treiber sollen in einem 2. Schritt aus einer Spannung vom Leistungsteil 
versorgt werden. Ich will aber erstmal was fertig machen. Und bevor ich 
das Layout hinterher wieder komplett aufeinander nehmen muß wollte ich 
erstmal den Zwischenstand hier zur Kommentierung zur Schau stellen.

Das ganze soll einfach eine Platine werden mit der ich Leds, 
Halogenlampen und evtl. Motoren per USB ansteuern kann.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

DumpLayouter schrieb:
> Der uc läuft mit 3,3V das ist wohl zu wenig für Mosfets,
Wie kommst du auf diese Idee? Wer sagt das?
> insbesondere wenn die im PWM Betrieb laufen.
Na gut, das dauernde Umladen ist tatsächlich Arbeit...

> Und eine Begrenzung der Stromaufnahme
> vom USB-Port über den Spannungsregler gefällt mir einfach besser.
Wie meinst du das?
Wenn du den Strom brauchst, macht es keinen Sinn, den irgendwie zu 
begrenzen. Und warum solltest du mit eine Spannungsregler den Strom 
brauchbar begrenzen können? Schützen tun die Dinger nämlich idR. nur 
sich selbst bei/vor Überhitzung...

[DumpLayouter (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> DumpLayouter schrieb:
>> Der uc läuft mit 3,3V das ist wohl zu wenig für Mosfets,
> Wie kommst du auf diese Idee? Wer sagt das?

Das Datenblatt gibt für VGS < 4V keinen RDS(on) an. Und die Abbildung 3 
im Datenblatt interpretiere ich so, das mit einem VGS unter ~5V kein 
sinnvoller und stabiler Arbeitspunkt möglich ist. Leider gibt es kein 
Diagramm RDS(on) in Abhängigkeit von VGS im Datenblatt, vielleicht ist 
das nicht sinnvoll aber dazu verstehe ich zu wenig von der Materie. Auch 
waren alle Schaltungen ohne Treiber die ich hier gefunden für eine 5V uc 
Versorgung ausgelegt.

>> Und eine Begrenzung der Stromaufnahme
>> vom USB-Port über den Spannungsregler gefällt mir einfach besser.
> Wie meinst du das?
> Wenn du den Strom brauchst, macht es keinen Sinn, den irgendwie zu
> begrenzen. Und warum solltest du mit eine Spannungsregler den Strom
> brauchbar begrenzen können? Schützen tun die Dinger nämlich idR. nur
> sich selbst bei/vor Überhitzung...

USB-Host soll den uc versorgen, der Rest soll in einem weiteren Schritt 
aus der Spannung des Leistungsteil versorgt werden(Siehe die 
Schraubklemme X8). Der Spannungsregler und die Eingangs-Diode sind dann 
(hoffentlich :-) die Sollbruchstelle zum USB Host.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

DumpLayouter schrieb:
> Und die Abbildung 3 im Datenblatt interpretiere ich so, das mit einem
> VGS unter ~5V kein sinnvoller und stabiler Arbeitspunkt möglich ist.
Diese Interpretation ist so nicht korrekt. Denn wie untrscheiden sich in 
diesem Diagramm (das nur für kurze Pulse gilt) da 3V und 4V? Richtig: in 
der Höhe des maximalen Stromes...
Also kannst du auch mit 3,3V das Ding zum Leiten bringen. Nur eben nicht 
für 50A. Eher nur für max. 7A...

> Das Datenblatt gibt für VGS < 4V keinen RDS(on) an.
Aber auch nicht für 7V...  ;-)

DumpLayouter schrieb:
> Das ganze soll einfach eine Platine werden mit der ich Leds,
> Halogenlampen und evtl. Motoren per USB ansteuern kann
Also bleibt die Frage: welchen Strom willst du da überhaupt schalten? 
Mit welcher Frequenz?

[DumpLayouter (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> DumpLayouter schrieb:
>> Und die Abbildung 3 im Datenblatt interpretiere ich so, das mit einem
>> VGS unter ~5V kein sinnvoller und stabiler Arbeitspunkt möglich ist.
> Diese Interpretation ist so nicht korrekt. Denn wie untrscheiden sich in
> diesem Diagramm (das nur für kurze Pulse gilt) da 3V und 4V? Richtig: in
> der Höhe des maximalen Stromes...
> Also kannst du auch mit 3,3V das Ding zum Leiten bringen. Nur eben nicht
> für 50A. Eher nur für max. 7A...

Und die Verlustleistung ?


>> Das Datenblatt gibt für VGS < 4V keinen RDS(on) an.
> Aber auch nicht für 7V...  ;-)
>
> DumpLayouter schrieb:
>> Das ganze soll einfach eine Platine werden mit der ich Leds,
>> Halogenlampen und evtl. Motoren per USB ansteuern kann
> Also bleibt die Frage: welchen Strom willst du da überhaupt schalten?
> Mit welcher Frequenz?

So viel wie mit der geplanten (kompakten) Bauform und Kühlung geht :-)

Mindestens eine 12V/20W Halogenlampe, drei davon davon wären optimal, 
ich komme bei 60W (12V*5A) dann auf ~3W die bei VGS=4V am Mosfet 
abfallen. Das ist für die Kühlung über das Platinenkupfer wohl zu viel. 
2 Lampen mit gesamt 40W bei 12V mit mit VGS = 5 V schätze ich als 
realistisch ein.

100-200 Hz sollten für Leds und Halogenlamgen ausreichen.