Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregler raucht ab


von Anton S. (antonschegg)



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Hallo Leute,
nachdem sich jetzt der dritte TPS54308 in Rauch aufgelöst hat, brauch 
ich die Hilfe von Leuten, die sich hoffentlich besser als ich auskennen.

Auf der Platine ist ein Li-Ion Laderegler gesteuert von einem ATmega und 
ein paar weitere Peripheriekomponenten wie RTC, CAN Bus. Und der ATmega 
selbst wird vom TPS54308 mit 3,3V versorgt.

Der TPS54308 wird entweder von den angeschlossenen LiIon Akkus (4 Stück 
in Serie) gespeist, oder von dem, was der Laderegler ausgibt (Vsys). 
Zusätzlich habe ich noch vorgesehen, auch direkt mit Vin zu versorgen, 
für den Fall, dass die Akkus leer, oder nicht angeschlossen sind.

Nicht wundern, es ist noch ein 2. Spannungsreger (5V) drauf, der bei 
Bedarf zur externen Versorgung eines Raspberry PIs enabled wird.

Soweit so gut. Die Schaltung funktionierte schon eine ganze Weile - 
inclusive LiIon Akku laden, bis auf einmal beim Anlegen von Vin der 
Spannungsregler rauchte und einige an VCC angeschlossene Komponenten mit 
in den Himmel nahm.

Nachdem es mir jetzt schon zum 3. mal passiert ist, gehe ich davon aus, 
dass etwas auf der Leiterplatte von mir nicht korrekt entworfen wurde.

Was könnte das Problem sein? Gibt es etwas offensichtliches, was ich 
übersehen habe? Wie könnte ich die Schaltung weniger anfälliger auf 
"Selbstzerstörung" machen?

Bin für jeden Hinweis dankbar.

von hard worker (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Bin für jeden Hinweis dankbar.

Und du meinst dass jeder der dir zu helfen bereit ist mit
deiner *.brd Datei etwas anfangen kann?

Sehr einfühlsam.

von H. H. (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Nachdem es mir jetzt schon zum 3. mal passiert ist, gehe ich davon aus,
> dass etwas auf der Leiterplatte von mir nicht korrekt entworfen wurde.

Deinem Layout nach ist es eigentlich erstaunlich, dass es jemals 
funktioniert hat. Du brauchst dringend Grundlagenwissen fürs Layout, und 
ganz besonders was Regler, insbesondere Schaltregler, betrifft.

von Anton S. (antonschegg)


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hard worker schrieb:
> Anton S. schrieb:
>> Bin für jeden Hinweis dankbar.
>
> Und du meinst dass jeder der dir zu helfen bereit ist mit
> deiner *.brd Datei etwas anfangen kann?
>
> Sehr einfühlsam.

Ich dachte nicht, dass es, um Schaltungsfehler zu sehen, unbedingt 
notwendig ist, auch das geroutete Platinenlayout zu sehen. Aber danke 
für den Hinweis.

von Anton S. (antonschegg)


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H. H. schrieb:
> Anton S. schrieb:
>> Nachdem es mir jetzt schon zum 3. mal passiert ist, gehe ich davon aus,
>> dass etwas auf der Leiterplatte von mir nicht korrekt entworfen wurde.
>
> Deinem Layout nach ist es eigentlich erstaunlich, dass es jemals
> funktioniert hat. Du brauchst dringend Grundlagenwissen fürs Layout, und
> ganz besonders was Regler, insbesondere Schaltregler, betrifft.

Danke für den Hinweis, der ja eigentlich keiner ist. Was wären die 
Probleme und wo gibt es das Grundlagenwissen? Auf was davon beziehst du 
dich?

Übrigens hatte ich dann in der Vergangenheit wohl schon oft Glück, wenn 
ich mich so gut es ging an die Layoutvorgaben des Herstellers hielt und 
meine Schaltregler immer funktionierten. Auch der TPS54308 hatte 
wochenlang  problemlos funktioniert.
Es muss m.E. eine besondere Situation geben, die er nicht mag.

von H. H. (Gast)


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Printed Circuit Board Designer's Reference; Basics
Christopher T. Robertson
Prentice Hall PTR


Und für die anderen als Anhang der betreffende Ausschnitt aus seinem 
Layout.

von Achim S. (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Ich dachte nicht, dass es, um Schaltungsfehler zu sehen, unbedingt
> notwendig ist, auch das geroutete Platinenlayout zu sehen.

falsch gedacht.

Anton S. schrieb:
> Was wären die
> Probleme und wo gibt es das Grundlagenwissen?

Schau wenigstens mal ins Datenblatt deines Schaltreglers. Dort gibt es 
ein Layout-Example. Schau nach, wie niederimpedant die Eingangs- und 
Ausgangskondensatoren an den GND-Anschluss des TPS angeschlossen sind: 
die Leitungslängen sind dort im mm-Bereich, die Leitungsquerschnitte 
sind größer als die Leitungslängen.

und dann schau dir im Anhang mal an, wie in deinem Layout der der 
GND-Anschluss des Ausgangskondensators und des Feedback-Teilers mit dem 
GND des Schaltreglers verbunden ist. Ich habe die kürzeste GND-Schleife 
mal in Grün eingezeichnet...

Bau genau das Layout nach, das der Hersteller vorschlägt (solange, bis 
du im Detail verstanden hast, wie es funktioniert).

von H. H. (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Ich habe die kürzeste GND-Schleife
> mal in Grün eingezeichnet...

Noch besser ist die Regelschleife...

von hard worker (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Ich dachte nicht, dass es, um Schaltungsfehler zu sehen, unbedingt
> notwendig ist, auch das geroutete Platinenlayout zu sehen.

Hätte ich lieber nichts gesagt.

Das ist das grausamste an Layout was ich seit Jahren gesehen habe.

von Wolfgang (Gast)


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H. H. schrieb:
> Noch besser ist die Regelschleife...

Die geht über das halbe Board. Stört das etwa? :-o

von hard worker (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Stört das etwa?

Nö, Strom ist geduldig, fliesst überall hin wo man ihn lässt.

von Sebastian W. (wangnick)


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Achim S. schrieb:
> wie in deinem Layout der der
> GND-Anschluss des Ausgangskondensators und des Feedback-Teilers mit dem
> GND des Schaltreglers verbunden ist.

H. H. schrieb:
> Noch besser ist die Regelschleife...

Passen denn diese Defizite eurer Meinung nach zum Fehlerbild?

LG, Sebastian

von H. H. (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Passen denn diese Defizite eurer Meinung nach zum Fehlerbild?

Unbedingt.

von H. B. (Gast)


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Das Layout ist wirklich nicht gut.
Der Baustein gehört mit seinen 350kHz Schaltfrequenz jetzt eigentlich 
noch zu den gutmütigeren was die Ansprüche an das Layout angeht, aber 
irgendwo hat das alles seine Grenzen.
Lies dir im Datenblatt mal unter 10.1 die Layout Guidelines durch und in 
der user guide des Evaluation Boards ist auch das Layout abgebildet.
Informier dich mal wie ein Schaltregler genau arbeitet und auf was du 
beim Layout achten musst.
Halt dich so gut wie möglich an die Layoutvorgaben des Herstellers, ganz 
wichtig sind GND Plane, sehr kurze und flächige Leitungen (Flächen) dort 
wo geschaltene Leistung geführt wird, C´s direkt an den Chip und sehr 
kurze Anbindung des Feedback Spannungsteilers.

von Stefan F. (Gast)


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H. B. schrieb:
> Der Baustein gehört mit seinen 350kHz Schaltfrequenz jetzt eigentlich
> noch zu den gutmütigeren was die Ansprüche an das Layout angeht

Vor ein paar Jahren hies es, dass Spannungswandler oberhalb von 50kHz 
schwierig seien. Die Ansprüche steigen offenbar.

von Teo D. (teoderix)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Vor ein paar Jahren hies es, dass Spannungswandler oberhalb von 50kHz
> schwierig seien. Die Ansprüche steigen offenbar.

Die laufen dann halt nich mehr auf dem Steckbrett und der olle MC34063 
wird da auch kaum, zu schnellerem Arbeiten zu bewegen sein.
Also ja, nur halt nich die der Bastler.;D

von Gustl B. (-gb-)


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Huiuiui, das Layout ist an sehr sehr vielen schlecht. Also ... ich mache 
das jetzt neu, daher die Frage:
Anton, welche Bauteile müssen zwingend dort bleiben wo sie sind?

von Thomas L. (thomas_hx)


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von Anton S. (antonschegg)


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Gustl B. schrieb:
> Huiuiui, das Layout ist an sehr sehr vielen schlecht. Also ... ich
> mache das jetzt neu, daher die Frage:
> Anton, welche Bauteile müssen zwingend dort bleiben wo sie sind?

Es haben eigentlich keine Bauteile einen festen Platz - außer Taster, 
Display und Schalter am unteren Rand.

Aber ich frage mich, ob trotz des zugegeben schlechten Layouts beim 3,3 
V Schaltregler, das Einschalten von Vin zum Abrauchen des Reglers führt. 
Bin mir nicht ganz sicher, ob meine 3 Dioden zur alternativen Versorgung 
des Reglers ein Problem sein könnten, oder ob der Balancer rein funkt.
Natürlich kann ich mir vorstellen, dass meine „Antenne“ den Regler mit 
unzulässigen Spannungen genau beim Einschalten von Vin kaputt schießt. 
Aber bevor ich eine neue Platine mit verbessertem Layout mache, würde 
ich zunächst ausschließen wollen, dass nichts anderes die Ursache ist.

von Bernd (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Der TPS54308 wird entweder von den angeschlossenen LiIon Akkus (4 Stück
> in Serie) gespeist
Wie hoch genau ist die Eingangsspannung? Wie lang sind Anschlussdrähte 
zum Akku?
Hast Du ein Oszilloskop? Kannst Du Dir damit mal Vin im Einschaltmoment 
anschauen?

von Achim S. (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Aber ich frage mich, ob trotz des zugegeben schlechten Layouts beim 3,3
> V Schaltregler, das Einschalten von Vin zum Abrauchen des Reglers führt.

Den Schaltregler ist aufgrund des Layouts an der Grenze der 
Funktionalität. Das schrieb schon Hinz weit oben:

H. H. schrieb:
> Deinem Layout nach ist es eigentlich erstaunlich, dass es jemals
> funktioniert hat.

Und wenn es an der Grenze der Funktionalität ist, dann kann jede 
zusätzliche Kleinigkeit dazu führen, dass die Grenze auch mal 
überschritten wird. Für ein grenzwertiges Design lässt sich nicht ohne 
weiteres sagen: genau dieses oder jenes ist der eigentliche Auslöser 
fürs Abrauchen. Zumindest nicht aus der Ferne: mit intensiver 
Fehlersuche und Messungen an der Platine ließe sich vielleicht der 
endgültige Auslöser für das Abrauchen noch eingrenzen.

Anton S. schrieb:
> Bin mir nicht ganz sicher, ob meine 3 Dioden zur alternativen Versorgung
> des Reglers ein Problem sein könnten

Du hast einen 3A Schaltregler und führst ihm seine Versorgung über 150mA 
Dioden zu. Die Dioden können ohne weiteres abrauchen (je nachdem, wie 
viel Strom wirklich fließt). Aber solange die Dioden noch funktionieren, 
ist die Versorgung über drei alternative Eingänge, die mit Dioden 
entkoppelt werden, kein grundsätzliches Problem.

Anton S. schrieb:
> oder ob der Balancer rein funkt.

Ausschließen kann das wahrscheinlich niemand. Wenn so viel schlecht 
gelayoutet wurde, dann kann dir keiner garantieren, dass jeder 
mögliche Fehler schon identifiziert wurde.

Der richtige Ansatz wäre: versuche ein besseres Design zu erstellen. Und 
dann stelle das hier vor (mit Bezug auf diesen Thread) und frage, ob in 
dem besseren Design noch Schwachstellen gefunden werden.

"Irgendwelche" Verbesserungsvorschläge wirst du dann mit Sicherheit auch 
noch bekommen. Dann wird es darauf ankommen, "kleine" Schwächen (mit 
denen man leben kann) von richtigen Fehlern zu trennen (die unbedingt 
korrigiert werden müssen).

von Achim S. (Gast)


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Ups: jetzt hatte ich den Anhang GND_Anschluss.png nochmal hochgeladen. 
War keine Absicht, das Bild zeigt nichts neues gegenüber dem früheren 
Beitrag.

von H. B. (Gast)


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Könnte mir vorstellen, wenn das PCB Layout von U1 und U3 genauso 
schlecht sind wie von U2 dass es hier schon mögliche Ursahen für das 
Abrauchen von U2 gibt.
Ist es Absicht dass die Stromversorgung des OLED verpolt ist?

von Gustl B. (-gb-)


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@ Anton S:
Soll die Platine wirklich 4-lagig werden?

von Wolfgang (Gast)


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Sehr bemerkenswert sind auch die Leiterbahnen mit 300mil, geführt über 
Vias mit 0.3mm

von Anton S. (antonschegg)


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Gustl B. schrieb:
> @ Anton S:
> Soll die Platine wirklich 4-lagig werden?

Nein, nur 2-lagig. Hatte mit 4 Lagen in Eagle experimentiert, mich aber 
dann doch auf zwei Lagen beschränkt. Jetzt bekomme ich die mittleren 
Layer nicht mehr weg…

von Anton S. (antonschegg)


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H. B. schrieb:
> Könnte mir vorstellen, wenn das PCB Layout von U1 und U3 genauso
> schlecht sind wie von U2 dass es hier schon mögliche Ursahen für das
> Abrauchen von U2 gibt.
> Ist es Absicht dass die Stromversorgung des OLED verpolt ist?

Bei U1 und U3 habe ich mir ein bisschen mehr Mühe gegeben. Aber ich 
werde auch da noch mal drauf schauen.
Das mit dem OLED ist so natürlich ein Krampf, aber die von mir 
bestellten Exemplare hatten die Stromversorgung vertauscht. Da sind 
schon Lötjumper auf dem Display vorgesehen, um umzupolen.

von H. H. (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Nein, nur 2-lagig. Hatte mit 4 Lagen in Eagle experimentiert, mich aber
> dann doch auf zwei Lagen beschränkt. Jetzt bekomme ich die mittleren
> Layer nicht mehr weg…

Ist doch kein Problem.

von Peter K. (Gast)


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"Vor ein paar Jahren hies es, dass Spannungswandler oberhalb von 50kHz
schwierig seien. Die Ansprüche steigen offenbar."
War damals bei 12 und mehr Bit ADC das Gleiche.
Jeder der dazu Fragen hatte wurde als Depp hingestellt oder das Thema 
Controllerprogrammierung in C++
Man kennt ja das Klientel hier langsam gut genug das man darauf nichts 
mer gibt.
Einige sind einfach etwas "langsamer" da nimmt man jetzt mehr Rücksicht 
drauf und ignoriert die Störerbeiträge nur noch

von Anton S. (antonschegg)


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Wolfgang schrieb:
> Sehr bemerkenswert sind auch die Leiterbahnen mit 300mil, geführt
> über
> Vias mit 0.3mm

Ok, werde ich ändern. Welchen Durchmesser würdest du bei den 300mil 
Leiterbahnen nehmen?

von Anton S. (antonschegg)


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H. H. schrieb:
> Anton S. schrieb:
>> Nein, nur 2-lagig. Hatte mit 4 Lagen in Eagle experimentiert, mich aber
>> dann doch auf zwei Lagen beschränkt. Jetzt bekomme ich die mittleren
>> Layer nicht mehr weg…
>
> Ist doch kein Problem.

Ah - Danke. Durch editieren der Board Datei im Texteditor hab ich die 
nicht genutzten Layer 2 und 15 jetzt deaktiviert.

von Anton S. (antonschegg)


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Thomas L. schrieb:
> Schau mal hier rein:
> http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

Danke! Sehr hilfreich. Endlich mehr Background Wissen…

von Anton S. (antonschegg)



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Jetzt habe ich versucht einige der Tips in das Layout um den TPS54308 
Regler herum einfließen zu lassen. Die Anordnung der Bauteile ist jetzt 
etwa so wie im Datenblatt. Die Leiterbahnen auch ähnlich des 
abgebildeten Schemas.

Wäre das jetzt besser? (an den anderen Baustellen des Layouts habe ich 
noch nichts verbessert)

Ich habe jetzt auch noch ein paar von den "quasi" verbundenen Lötjumper 
platziert, damit der Autorouter (der alles unkritische routen soll - ich 
weiß, da gehen die Meinungen auseinander...) die Abzweigungen an den 
Stellen macht, wo ich sie will.

Eine konkrete Frage zumindest hätte ich zu GND: ich habe jetzt 
zusätzlich zum normalen GND Signal (dünn und kommt von der anderen Seite 
der Leiterplatte) auch die 300mil PGND_HIGH_CURRENT Leitung an GND3V3 
"angeschlossen". Gut oder schlecht das zu machen?

von Anton S. (antonschegg)


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Bernd schrieb:
> Anton S. schrieb:
>> Der TPS54308 wird entweder von den angeschlossenen LiIon Akkus (4 Stück
>> in Serie) gespeist
> Wie hoch genau ist die Eingangsspannung? Wie lang sind Anschlussdrähte
> zum Akku?
> Hast Du ein Oszilloskop? Kannst Du Dir damit mal Vin im Einschaltmoment
> anschauen?

Die Anschlußdrähte zum Akku sind 10 bis 15cm lang. Vbatt war etwa 14V 
und als der TPS54308 geblitzt hat, hatte ich Vin eingesteckt und zwar 
von einem Labornetzteil, welches auf 19V eingestellt ist.
Leider habe ich kein Speicheroszilloskop, wo ich den Einschaltmoment 
anschauen kann. Es wird wohl langsam Zeit, dass ich mein uralt Hameg mit 
Röhre in den Container werfe und mit etwas modernerem ersetze...

von Gustl B. (-gb-)


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Anton S. schrieb:
> Eine konkrete Frage zumindest hätte ich zu GND: ich habe jetzt
> zusätzlich zum normalen GND Signal (dünn und kommt von der anderen Seite
> der Leiterplatte) auch die 300mil PGND_HIGH_CURRENT Leitung an GND3V3
> "angeschlossen". Gut oder schlecht das zu machen?

Mach einfach einen GND. Für Alles und den möglichst flächig. Damit fahre 
ich seit Jahren gut. Nur bei sehr empfindlichem Analogzeug ist ein 
getrennter GND sinnvoll und da sollte man wissen was man tut.

Anton S. schrieb:
> damit der Autorouter (der alles unkritische routen soll - ich
> weiß, da gehen die Meinungen auseinander...) die Abzweigungen an den
> Stellen macht, wo ich sie will.

Lass das, das dauert doch auch mit der Hand nicht lange.

Anton S. schrieb:
> Jetzt habe ich versucht einige der Tips in das Layout um den TPS54308
> Regler herum einfließen zu lassen.

Finde ich nicht gut. Der Strom von SW zur Spule muss durch zwei einzelne 
Vias. Das kann man auch anders layouten. Ich sitze an einem Versuch, 
weiß aber nicht ob der diese Nacht noch fertig wird.
Und ich werde eher viel umbauen :-)

von Gustl B. (-gb-)


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So, ist nicht sehr schön geworden, aber ich wollte die Stecker, Schalter 
und so nicht verschieben.

von Anton S. (antonschegg)


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Gustl B. schrieb:
> tmow_energy.sch

Hilfe, das ist in meinen Augen ziemlich perfekt - vielen Dank! Das zeigt 
mir natürlich wo alleine schon meine Bauteileplatzierung nicht optimal 
war.
Eine Frage stelle ich mir allerdings: reicht die Leiterbahnbreite von 
BATT_PLUS? Ich hatte sie viiiieel breiter. Max. 3A bei max. 17V sollten 
sie aushalten.

Kannst du ggf. noch kurz schreiben mit welcher Strategie du so ein 
Layout machst?

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Für die dicken Leitungen würde ich >= 2 Vias oder ein Via mit dickem 
Bohrdurchmesser (1mm) verwenden, sonst brennt Dir der Via weg.

von Anselm (Gast)


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Warum hast du eigentlich alle Entstörkondensatoren nebeneinander 
angeordnet?
Diese sollte so dich es geht an den Verbraucher der entstört sein soll.

von Gustl B. (-gb-)


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Anton S. schrieb:
> Hilfe, das ist in meinen Augen ziemlich perfekt - vielen Dank!

Naja^^ Bitte!

Anton S. schrieb:
> Das zeigt
> mir natürlich wo alleine schon meine Bauteileplatzierung nicht optimal
> war.

Ja, ich habe das ja einigermaßen gruppiert, das kannst du noch hin und 
her schieben und umbauen.

Anton S. schrieb:
> Ich hatte sie viiiieel breiter. Max. 3A bei max. 17V sollten
> sie aushalten.

Ja das reicht von der Breite.

Peter D. schrieb:
>>= 2 Vias oder ein Via mit dickem
> Bohrdurchmesser (1mm) verwenden,

Richtig, das sollte er noch machen, hatte ich nicht getan weil im 
Original auch nur 1 Via vorhanden war und weil das Layout vermutlich 
sowieso nochmal umgebaut werden wird.

Anton S. schrieb:
> Kannst du ggf. noch kurz schreiben mit welcher Strategie du so ein
> Layout machst?

Übung :-) Deshalb mache ich hier auch im Forum Layout, einfach als 
Training.
Vorgehensweise ganz grob:
Zuerst die einzelnen Baugrummen einzeln erstellen und noch nichts mit 
Leiterbahnen verbinden sondern nur platzieren irgendwo als Gruppe.
Optimieren nach dem jeweiligen Ziel, hier zweilagig und möglichst gute 
Massenlage mit wenigen Schnitten.
Dann die Baugruppen zusammen auf der Platine platzieren so dass die 
Anschlüsse möglichst mit wenigen Überkreuzungen verbunden werden können.
Dann zuerst das Layouten was kritisch ist, hier die Versorgung. Wo 
sinnvoll zuerst Polygone zeichnen, dann mit dicken Leiterbahnen 
weitermachen. Am Ende dann unkritische Signale, da kann man ruhig viele 
Vias setzen.

Anselm schrieb:
> Warum hast du eigentlich alle Entstörkondensatoren nebeneinander
> angeordnet?

Gute Frage!
Ich würde sagen das sind die Kondensatoren am Schaltregler, die glätten 
hinter der Induktivität und der Feedback Pin will ja auch eine glatte 
Spannung(?). Aber in der Tat, man sieht auch manchmal Schaltregler bei 
denen nur die Induktivität nahe am Chip sitzt, die Kondensatoren aber 
eher weit weg sind.
Bei meinen eigenen Layouts habe ich das immer so gemacht wie hier, also 
Kondensatoren nahe hinter die Spule. Und dann am Verbraucher, also nahe 
am Eingang des Verbrauchers nochmal einen Kondensator und vielleicht 
vorher noch einen Ferrit.

Beim Layout vom BQ25703A hatte ich mich sehr grob an dem hier 
orientiert.
https://www.ti.com/diagrams/bq25703aevm-732_bq25703aevm-image-board.jpg

Edit:
Und noch als Anhang meine RCL mit den Symbolen im Layout. Footprints 
passen, sind per Hand mit Kolben gerade noch so lötbar, mit Heißluft 
sehr bequem lötbar.

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> der Feedback Pin will ja auch eine glatte
> Spannung(?).
Eigentlich will man direkt am Feedback-Pin keinen Kondensator haben, 
weil der nur die Regelung langsam macht.
Auch sollte die Feedback-Schleife nicht unnötig groß sein, falls die 
sich Störungen einfängt, werden die auf den Ausgang moduliert.

von Gustl B. (-gb-)


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Bernd schrieb:
> Eigentlich will man direkt am Feedback-Pin keinen Kondensator haben,
> weil der nur die Regelung langsam macht.

OK, was will ein DCDC denn am Feedback Pin? Die Spannung nach der 
Induktivität, also eher AC oder die Spannug hinter den Kondensatoren, 
also die DC Spannung?

So klar scheint das nicht zu sein. Hier 
https://www.ti.com/lit/an/slva818/slva818.pdf Seite 2 ist hinter den 
Kondensatoren, also die DC Spannung.

Hier 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/lt8636-8637.pdf 
ist in den Schaltbildern der FB Abgriff vor den Kondensatoren.

Und hier 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADP5302.pdf 
dahinter.

Ich vermute das ist egal, denn zwischen Spule und Kondensator ist eine 
dicke Leitung oder die sitzen Beide auf einem Polygon. Das nimmt sich 
also nix ob der FB Abgriff näher an der Spule oder näher am Kondensator 
ist. Jedenfalls sieht der FB Pin dann ein DC Signal, eben V_out.

von Anton S. (antonschegg)



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So, nun hatte ich endlich die Zeit gefunden das Layout zu überarbeiten. 
Dank der Vorarbeit vom Gustl konnte ich ganze Teile des Layouts 
entsprechend verschieben und konnte dabei sogar die Platinengröße 
reduzieren, was sich natürlich auf die Kosten positiv auswirkt.

Den IO Expander MCP23S08T habe ich entfernt, indem ich mich auf die 
wirklich benötigten I/Os am Atmega beschränke und damit nur mit den 
Vorhandenen auskomme.

Sieht das Layout nun besser aus?

Was könnte ich noch machen, um die Robustheit gegen z.B. 
Spannungsspitzen (ein-, ausstecken der diversen Verbindungen zu Akku, 
Vin,...) zu erhöhen?

Sollte ich den Akku (18650 als 4SP2, Li-Ion 14.4 V 5200mAh) zusätzlich 
mit einer Sicherung absichern?

-
Anton

von Anton S. (antonschegg)


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Habe mittlerweile das Layout überarbeitet…

von hard worker (Gast)


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Anton S. schrieb:
> Habe mittlerweile das Layout überarbeitet…

Ein ATMega32 braucht 3 (in Worten: drei) Abblock-Kondensatoren
an seinen 3 (in Worten: drei) Vcc Pins. Und noch einen an AVcc.

Ein Abblock-Kondensator am OLED-Display kann auch nicht schaden.

Eine Versorgungsspannung verlegt/routet man netz-artig (also
mehrfach, redundand) und nicht in wilden Baum- und/oder
Kettenstrukturen.

von hard worker (Gast)


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hard worker schrieb:
> Eine Versorgungsspannung verlegt/routet man netz-artig

Alternativ und qualitativ gleichwertig wäre eine sternförmige
Verteilung mit Knotenpunkt am Spannungsregler-Ausgang.

von The Rippler (Gast)


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Gustl B. schrieb:
> was will ein DCDC denn am Feedback Pin?

Dürfte eine Frage des genauen Regelkonzeptes sein
(und eine allgemeine Festlegung deshalb unmöglich).

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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hard worker schrieb:
> Ein ATMega32 braucht 3 (in Worten: drei) Abblock-Kondensatoren
> an seinen 3 (in Worten: drei) Vcc Pins. Und noch einen an AVcc.
Er braucht diese Kondensatoren nicht nur an den Vcc Pins, sondern 
jeweils zwischen dem Vcc  Pin und dem nächstliegenden GND Pin. Nur 
dann kann dieser Abblock- bzw. Puffer-Kondensator die Strompulse, die 
beim Umschalten der Flipflops im uC auftreten, auch direkt am uC 
abblocken bzw. puffern.

: Bearbeitet durch Moderator
von hard worker (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Er braucht diese Kondensatoren nicht nur an den Vcc Pins, sondern
> jeweils zwischen dem Vcc  Pin und dem nächstliegenden GND Pin.

Natürlich! Soviel Abstraktionsfähigkeit bzw Selbstverständlichkeit
habe ich vorausgesetzt.

von Jens G. (jensig)


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Das würde ich mal nicht unbedingt voraussetzen, wenn es schon am 
Verständnis für die Abblock-Cs fehlt ...

von Anton S. (antonschegg)


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Lothar M. schrieb:
> hard worker schrieb:
>> Ein ATMega32 braucht 3 (in Worten: drei) Abblock-Kondensatoren
>> an seinen 3 (in Worten: drei) Vcc Pins. Und noch einen an AVcc.
> Er braucht diese Kondensatoren nicht nur an den Vcc Pins, sondern
> jeweils zwischen dem Vcc  Pin und dem nächstliegenden GND Pin. Nur
> dann kann dieser Abblock- bzw. Puffer-Kondensator die Strompulse, die
> beim Umschalten der Flipflops im uC auftreten, auch direkt am uC
> abblocken bzw. puffern.

Ok, danke für den Hinweis. Ich habe die zusätzlichen Kondensatoren in 
die Schaltung aufgenommen und entsprechend platziert.
Der ATMega32 scheint aber wohl nicht so anspruchsvoll zu sein, 
jedenfalls hatten bei mir ca. 30 Platinchen jeweils mit diesem Prozessor 
im ganzen Haus verteilt extrem zuverlässig mit jeweils einem einzigen 
Abblockkondensator funktioniert - 10 Jahre lang rund um die Uhr. Glück 
möglicherweise.

von Anton S. (antonschegg)



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hard worker schrieb:
> Anton S. schrieb:
>> Habe mittlerweile das Layout überarbeitet…
>
> Ein ATMega32 braucht 3 (in Worten: drei) Abblock-Kondensatoren
> an seinen 3 (in Worten: drei) Vcc Pins. Und noch einen an AVcc.
>
> Ein Abblock-Kondensator am OLED-Display kann auch nicht schaden.
>
> Eine Versorgungsspannung verlegt/routet man netz-artig (also
> mehrfach, redundand) und nicht in wilden Baum- und/oder
> Kettenstrukturen.

Würde das mit der Verlegung von VCC so passen?

von Gustl, der Echte! (Gast)


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Du hast vor allem auch die untere Lage (blau) zum Routen verwendet. Das 
hatte ich versucht zu vermeiden. Siehe 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/520349/tmow_energy_gustl.png
Das führt jetzt dazu, dass du eine stark zerschnittene Massenlage hast. 
Und die Massenanbindung ist genau gleich wichtig wie die andere positive 
Anbindung.
Also bei zweilagig:
Entweder eine Lage möglichst unzerschnitten lassen oder
mit Polygonen auf beiden Lagen die über viele Vias verbunden sind eine 
durchgehende Massenlage zusammenflickschustern.
Bei 4 Lagen würde ich hier eine Massenlage spendieren. Und weil 4 Lagen 
nicht krass teuer ist verwende ich privat nur noch 4 oder mehr Lagen, 
das macht das Routing sehr entspannt, man kann viele Polygone verwenden 
und bekommt eigentlich immer eine durchgehende Massenlage.

von Anton S. (antonschegg)


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Gustl, der Echte! schrieb:
> Du hast vor allem auch die untere Lage (blau) zum Routen verwendet. Das
> hatte ich versucht zu vermeiden. Siehe
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/520349/tmow_energy_gustl.png
> Das führt jetzt dazu, dass du eine stark zerschnittene Massenlage hast.
> Und die Massenanbindung ist genau gleich wichtig wie die andere positive
> Anbindung.
> Also bei zweilagig:
> Entweder eine Lage möglichst unzerschnitten lassen oder
> mit Polygonen auf beiden Lagen die über viele Vias verbunden sind eine
> durchgehende Massenlage zusammenflickschustern.
> Bei 4 Lagen würde ich hier eine Massenlage spendieren. Und weil 4 Lagen
> nicht krass teuer ist verwende ich privat nur noch 4 oder mehr Lagen,
> das macht das Routing sehr entspannt, man kann viele Polygone verwenden
> und bekommt eigentlich immer eine durchgehende Massenlage.

Danke für den Hinweis mit der Masselage. Ich werde versuchen, möglichst 
die langen Unterbrechungen der Masselage zu vermeiden.

Ich hatte bei Beta Layout die Leiterplatte produzieren lassen und da 
würde die 4-lagige etwa 147€ und die 2-lagige etwa 82€ kosten. 
(Inclusive Bestückungsdruck und Stencil).
Gibt es empfehlenswerte Platinenhersteller, die bei 4-lagig weniger 
draufschlagen?

von Gustl, der Echte! (Gast)


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Ich kaufe gerne bei eurocircuits und JLCPCB.

Anton S. schrieb:
> Ich werde versuchen, möglichst
> die langen Unterbrechungen der Masselage zu vermeiden.

Mach vielleicht lieber Polygone und wechsel für längere Strecken auf die 
Oberseite.

von Anton S. (antonschegg)



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Gustl, der Echte! schrieb:
> Ich kaufe gerne bei eurocircuits und JLCPCB.
>
> Anton S. schrieb:
>> Ich werde versuchen, möglichst
>> die langen Unterbrechungen der Masselage zu vermeiden.
>
> Mach vielleicht lieber Polygone und wechsel für längere Strecken auf die
> Oberseite.

Jetzt habe ich viel weniger Unterbrechungen der GND Fläche (siehe 
Bildschirmfoto... wo ich GND gehighlighted habe).
Besser?

: Bearbeitet durch User
von Bernd (Gast)


Angehängte Dateien:

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Anton S. schrieb:
> Besser?
So richtig elegant sieht das auf den ersten Blick immer noch nicht aus.
Ich würde es vermeiden mit den dicken stromführenden Leiterbahnen über 
Vias auf andere Lagen zu wechseln.

Anton S. schrieb:
> Vbatt war etwa 14V
> und als der TPS54308 geblitzt hat, hatte ich Vin eingesteckt und zwar
> von einem Labornetzteil, welches auf 19V eingestellt ist.
Die Zuleitungsinduktivität kann Dir da eine Spannungsspitze am Eingang 
des Reglers erzeugen. Die Höhe der Spannungsspitze kann bis zum 
doppelten der Eingangsspannung betragen. Dein Regler ist nur bis 30V 
spezifiziert, also solltest Du besser ein gutes Stück unter 15V bleiben.

Anton S. schrieb:
> Was könnte ich noch machen, um die Robustheit gegen z.B.
> Spannungsspitzen (ein-, ausstecken der diversen Verbindungen zu Akku,
> Vin,...) zu erhöhen?
Man kann die Kapazität direkt am Eingang des Spannungsreglers drastisch 
erhöhen. Die RC-Modellbauer kaufen da für viel Geld sogenannte 
Peak-Eater.

von Masser (Gast)


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Ich sehe das noch ein paar merkwürdige lange GND Leitungen auf der 
Oberseite.

Muss nicht scheiße sein, ich schicke GND von der Oberseite immer mit 
möglichst kurzen Leitungen an die GND-Plane an. Und wenn es längere 
GND-Leitungen auf der Oberseite gibt an die viele Bauteile angeschlossen 
werden verbinde ich die auf ganzer Länge (auf die Enden) mehrfach mit 
der GND-Plane.

Richtig physikalisch begründen kann ich das nicht, aber kurze Wege zum 
Bezugspotential und keine offenen Enden sind eigentlich immer gut :-)

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