Hallo, ich hab eine KNX Transceiver Schaltung auf einem kleinem PCB gemacht. Siehe auch hier: Beitrag "Mein KNX Breakout Shield Busankoppler" Der Schaltregler ist in den NCN5120 integriert und die äußere Beschaltung hab ich nach Datenblatt (https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjl_f7h9_TsAhWPTcAKHbqUALMQFjAAegQIAhAC&url=http%3A%2F%2Fwww.onsemi.com%2Fpub%2FCollateral%2FNCN5120-D.PDF&usg=AOvVaw1kEeX4bMsM2ZQQDl9yNeht) vorgenommen. Die Frequenz des Buck Converters ist im DB nicht angegeben, habe aber von 300kHz gelesen. Mein Schaltplan, siehe Anhang. Hinweise dazu: C41 ist nicht bestückt bzw in dem Layout noch nicht vorgesehen, das kam erst später dazu, das Datenblatt hat den im Referenzlayout leider nicht drin, nur den Elko. L1+L2: TDK VLS5045EX-221M https://product.tdk.com/info/en/catalog/datasheets/inductor_commercial_power_vls5045ex_en.pdf C10+C11: Samsung CL10A106KP8NNNC http://weblib.samsungsem.com/mlcc/mlcc-ec-data-sheet.do?partNumber=CL10A106KP8NNN Ergebnis ist das mit 160R auf der 3V3 ein Ripple von ca. 200mV zu sehen ist. (Anhang) Ein bischen viel. Vor allem auch, weil auf dem käuflich zu erwerbenden Testboard mit dem NCN5130 (Nachfolger) die 3V3 ziemlich sauber rauskommen.. Bzgl. Schaltregelerdesign bin ich bloody beginner. Könnte ihr mir vielleicht weiterhelfen?
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Wie kommst du auf den Induktivitätswert für L1 und L2 ? gelesen ? : "When using low series resistance output capacitors on DC2, it is advised to split the the current sense resistor as shown in Figure 12 to reduce ripple current for low load conditions." Das Ding hat also sowieso Probleme mit Ripple und möchte wohl lieber high ESR Kondis.
Die Werte für L1 und L2 sind aus dem Datenblatt. Table 6, Seite 15. Das "Problem" ist, dass die Schaltung Einsatzfälle von ~10ma bis 100mA abdecken soll. Ich verstehe gerade auch nicht, was der von dir zitierte Hinweis bedeutet. Figure 12 finde ich nämlich keine passende. Er betrifft außerdem explizit DC2, und tatsächlich hab ich auf den 5V keinen Ripple...
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ok, das die 5V "glatt" sind war Fakenews. Shame on me. was meint ihr ist die Ursache für den Ripple? Spule zu klein? ESR vom C zu hoch?
hinz schrieb: > Layout murksig? kann schon sein... welche Fehler im Layout würden denn zu einem hohen Ripple führen?
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hab mal versucht es darzustellen. das ist der 3V3 Part mit L, C und R... Massflächen sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Sir S. schrieb: > hab mal versucht es darzustellen Ich kann in dem Layout keinen Schaltregler erkennen. Wenn der gut gemacht ist, sieht man den auf Anhieb. Hier ist der irgendwie irgendwo versteckt, das wird nix. Gibt's nicht wie üblich im Datenblatt einen Layoutvorschlag?
Sir S. schrieb: > Der Schaltregler ist in den NCN5120 integriert und die äußere > Beschaltung hab ich nach Datenblatt > (https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjl_f7h9_TsAhWPTcAKHbqUALMQFjAAegQIAhAC&url=http%3A%2F%2Fwww.onsemi.com%2Fpub%2FCollateral%2FNCN5120-D.PDF&usg=AOvVaw1kEeX4bMsM2ZQQDl9yNeht) > vorgenommen.
Lothar M. schrieb: > Gibt's nicht wie üblich im Datenblatt einen Layoutvorschlag? Im Datenbaltt nicht, aber es gibt Eval-Boards.
kannte ich noch gar nicht, Danke. Aber so weit weg von dem Layout bin ich eigentlich nicht.. Oder?! Welche Fehler im Layout führen denn zu Ripple? Nach was muss ich suchen?
Sir S. schrieb: > Welche Fehler im Layout führen denn zu Ripple? Nach was muss ich suchen? Vermurkste GND-Plane?
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das wäre der Strompfad für GND, orange eingezeichnet. Vielleicht nicht ideal, aber vermurkst?
hinz schrieb: > Vermurkste GND-Plane? Vielleicht hilft der angehängte Artikel dir aufzuzeigen worauf du achten musst, Schaltregler sind etwas Nichttriviales eric1
eric1 schrieb: > Schaltregler sind etwas Nichttriviales Kommt wie bei vielen Dingen auf die Erfahrung an, wie man das einstuft. Am Anfang aber sicher nicht.
Sir S. schrieb: > Vielleicht nicht ideal, aber vermurkst? Kreuzungen findet kaum ein Schaltregler toll und in deinem Layout sind einige. Alter Schwede, und du fragst dich wo der Ripple her kommt? Bei dem Layout wundert es mich, dass der Ripple so gering ist.
M. K. schrieb: > Bei > dem Layout wundert es mich, dass der Ripple so gering ist. Welchen Ripple garantierst du ihm denn, wenn du ihm das routest? :-)
Sir S. schrieb: > das wäre der Strompfad für GND, orange eingezeichnet. > Vielleicht nicht ideal, aber vermurkst? Nur zwei Layer? Das wird ehr nichts.
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ja zwei Layer. Der Buck Converter soll eigentlich "gutmütig sein". Ich bin bloody Beginner, ja. Ich mache Fehler. Ich möchte dazu lernen. Nunja, ich hab nun aber auch ein paar Erkentnisse gewonnen. Die obige Messung im ersten Beitrag hat jemand anders gemacht. Gleiches EuT, aber nicht das selbe. dort sieht man doch 200mV Ripple, oder?! Ich komme da erstmal auf "nur" 20mV Ripple mit ca. 30kHz. bei 160R Last und 3.3V. Keine Ahnung wie der Kollege da gemessen hat. 20mV bei 3,3V sind nicht toll, aber doch eigentlich noch tolerabel, oder? So, weiter. Ich hab auf den C10 nochmal einen 10µF oben drauf gepackt. Resultat: Ripple geht auf 10mV runter. Was kann ich daraus schließen? C zu klein? ESR zu groß ? Beides ? Ich lass bei JLCPCB bestücken, da ist die Bauteilauswahl auch beschränkt... Weitere interessante Erkentnis: mit einem sehr ähnlichen Layout mal den NCN5120 gegen das Nachfolgemodel 5121 verglichen. 25mV vs. 5mV.
HansImLot schrieb: > Welchen Ripple garantierst du ihm denn, wenn du ihm das routest? :-) Je nachdem wie er es braucht garantiere ich ihm mehr als 500 mV oder weniger als 50 mV ;) :D Schau dir nur mal die Strompfadkreuzungen an. Ich denke das bekäme ich besser hin und ich bin auch kein Experte. Aber oben wurden ja schon Guidelines angegeben zu Schaltreglerdesigns ;)
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Zum Layout: Die Spule und IC auf unterschiedlichen Seiten der Platine zu platzieren und nur über ein Via und dünne Leiterbahnen zu verbinden finde ich sehr Grenzwertig. Gut, kann man vielleicht machen, würde ich aber nicht machen weil man da eben ohne Not etwas eindesignt was Ärger machen könnte. Das hier sieht bis auf die dünnen Leiterbahnen ganz gut aus: https://www.onsemi.com/pub/Collateral/EVBUM2338-D.PDF hinz schrieb: > Nur zwei Layer? Das wird ehr nichts. Das geht schon, ist aber nicht so einfach.
Gustl B. schrieb: > Zum Layout: > Die Spule und IC auf unterschiedlichen Seiten der Platine zu platzieren > und nur über ein Via und dünne Leiterbahnen zu verbinden finde ich sehr > Grenzwertig. Gut, kann man vielleicht machen, würde ich aber nicht > machen weil man da eben ohne Not etwas eindesignt was Ärger machen > könnte. Gerade sowas ist doch kein Problem. Die Induktivität des Vias addiert sich zur Spuleninduktivität. Was wird denn eigentlich erwartet? 20mV S-S ist bei einem Elko am Ausgang nichts ungewöhnliches. Die Stabilität sieht man am Switchnode.
Michael X. schrieb: > 20mV S-S ist bei einem Elko am > Ausgang nichts ungewöhnliches. Er hat aber X5R dran.
Michael X. schrieb: > Gerade sowas ist doch kein Problem. Die Induktivität des Vias addiert > sich zur Spuleninduktivität. Stimmt, danke! Ich finde die Platzierungen trotzdem nicht toll. Betrachte alleine mal diese dünne Masseleitung die da eine schöne Schleife bildet und zwar auch teilweise über einer Spule. Das kann man definitiv besser machen auch wenn es vielleicht so funktionieren sollte.
> Er hat aber X5R dran.
Das ist so ein Dielektrikum, welches bei Nennspauung noch 20% der
Nennkapazitaet hat ...
Pandur S. schrieb: > Das ist so ein Dielektrikum, welches bei Nennspauung noch 20% der > Nennkapazitaet hat ... Und ich dachte immer die Angabe beschreibt die C-Änderung über die Temperatur.
Du hast einen Fehler in deinem Schaltplan: V20 und VFILT sind verbunden und sollten nicht verbunden sein, siehe https://www.onsemi.com/pub/Collateral/EVBUM2186-D.PDF Seite 8.
VFILT muss mit Vin verbunden sein und braucht einen ca. 100µF Abblockkondensator. V20 darf nicht mit VFILT und Vin verbunden werden. V20 braucht einen ca. 1µF Abblockkondensator.
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Michael X. schrieb: > Was wird denn eigentlich erwartet? 20mV S-S ist bei einem Elko am > Ausgang nichts ungewöhnliches. Eingangs standen noch 200mV im Raum. Das hat jemand anderes gemessen, wie, keine Ahnung. Ich sehe nun 20mV, und das wäre denke ich ok, aber wenn man mit einfachen Mitteln noch etwas runter kommt nehm ich das gerne mit. hinz schrieb: > Er hat aber X5R dran. richtig Pandur S. schrieb: > Das ist so ein Dielektrikum, welches bei Nennspauung noch 20% der > Nennkapazitaet hat ... ok - wären 22uF dann besser... ? als 0603 noch verfügbar. oder auch 0805 (dann wird der ESR wahrscheinlich besser, oder? Oder lieber 2 0603 parallel? bisserl Platz finde ich noch. Gustl B. schrieb: > Michael X. schrieb: >> Gerade sowas ist doch kein Problem. Die Induktivität des Vias addiert >> sich zur Spuleninduktivität. > > Stimmt, danke! Ich finde die Platzierungen trotzdem nicht toll. > Betrachte alleine mal diese dünne Masseleitung die da eine schöne > Schleife bildet und zwar auch teilweise über einer Spule. Das kann man > definitiv besser machen auch wenn es vielleicht so funktionieren sollte. Die Masseleitungen sind eigentlich nicht so dünn. habe es mal orange einskizziert. Gustl B. schrieb: > Du hast einen Fehler in deinem Schaltplan: > > V20 und VFILT sind verbunden und sollten nicht verbunden sein, siehe > https://www.onsemi.com/pub/Collateral/EVBUM2186-D.PDF Seite 8. Danke fürs mitdenken! Aber tatsächlich gibt es eine kleine Randnotiz, die bei Nichtnutzung des V20 ein short auf VFILT erlaubt. Table 6, Note 14: "It’s allowed to short this pin to VFILT−pin."
H. B. schrieb: > VFILT muss mit Vin verbunden sein und braucht einen ca. 100µF > Abblockkondensator. > > V20 darf nicht mit VFILT und Vin verbunden werden. > > V20 braucht einen ca. 1µF Abblockkondensator. Seite 17: "Whenthe V20V regulator is not used, no load capacitor needs tobe connected (see C7 of Figures 13, 14 and 15). ConnectV20V−pin with VFILT−pin in this case"
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So, es geht auch einseitig mit zwei Lagen. Sir S. schrieb: > Danke fürs mitdenken! Aber tatsächlich gibt es eine kleine Randnotiz, > die bei Nichtnutzung des V20 ein short auf VFILT erlaubt. Table 6, Note > 14: "It’s allowed to short this pin to VFILT−pin." Ups, das hatte ich noch nicht gelesen ...
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Gustl B. schrieb: > So, es geht auch einseitig mit zwei Lagen. So sieht das Layout schon erheblich besser aus.
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Gustl B. schrieb: > So, es geht auch einseitig mit zwei Lagen. Respekt, dass du sowas mal aus dem Ärmel schüttelst. An meinem Layout, an dem ihr ja wenig Gutes lasst, hab ich 2 Wochen optimiert... Lehrjahre sind keine Herrenjahre. Nunja, deinen Vorschlag zu übernehmen ist nicht drin, ich muss auf ein 19x23er PCB... Ich kann auch niemanden dafür bezahlen, das ist ein Non-Profit-Projekt für eine Open-Source Entwicklung. Bei etwas googlen hab ich das hier gefunden: http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/2012/03/C40.html Und ich hab mal versucht die kritischen Strompfade in meiner Schaltung zu identifizieren. Ist das so richtig (siehe Anhang)?
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Sir S. schrieb: > Nunja, deinen Vorschlag zu übernehmen ist nicht drin, ich muss auf ein > 19x23er PCB... Das sind dann Millimeter? Kein Problem, das kann man schon noch kleiner bauen. Im Anhang habe ich das mal versucht. Dazu musste ich den 100 uF Elko auf die Unterseite setzen. Der Rest ist noch oben. Sir S. schrieb: > An meinem Layout, an dem ihr ja wenig Gutes lasst, hab ich 2 Wochen > optimiert... Lehrjahre sind keine Herrenjahre. Das war bei mir am Anfang auch nicht anders. Da musst du durch. Aber: Aus Fehlern lernt man. Das nennt sich "Emporscheitern".
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wow, Danke. Ich werde mir dein Layout mal vornehmen und nachbauen und sehen was ich davon übernehme! Spulen auf der einen, Elko auf der anderen macht das fertige Modul zu dick. Aber die Spulen auf die andere Seiten bringen dürfte nicht das Problem sein... vorher hieß es ja mal die Vias sind kein Thema, weil deren Induktivität nicht stört. Kannst du zu den skizzierten Strompfaden was sagen? Habe ich die korrekt identifiziert?
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Sir S. schrieb: > Spulen auf der einen, Elko auf der anderen macht das fertige Modul zu > dick. Hm, du könntest einen flachen SMD Elko/Tantal nehmen. https://www.mouser.de/ProductDetail/Vishay-Sprague/T52M1107M035C0055?qs=sGAEpiMZZMsh%252B1woXyUXj%2F4%252BIY%252Bzcg7uGeIzSJByrHA%3D Sir S. schrieb: > Kannst du zu den skizzierten Strompfaden was sagen? Habe ich die korrekt > identifiziert? Sorry, ich habe mich nicht weiter mit dem Baustein beschäftigt.
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