MCP2221A - USB Verbindung unzuverlässig

Zeig mal deine Leiterplatten von der Lötseite.

Ich vermute, du übst beim messen druck auf die platine aus, und schließt damit einen wackelkontakt.

Elektrisch machen die Messpitzen nichts relevant an der versorgung.

Michael B. schrieb:

bleibt aber nur bestehen, solange beide Messspitzen die Pins berühren.

Auch, wenn das Multimeter abgesteckt ist? Dann liegt ein mechanischer Wackelkontakt vor. Alle Lötverbindungen im Stereomikroskop kontrollieren, ob ein sauberer konkaver Lotverlauf vom Pin zum Pad erkennbar ist. Auch mal ein abgeschnittenes USB Kabel direkt anlöten, könnte eine nicht maßhaltige Buchse sein.

Vielleicht miserable USB-Stecker? Ich habe auch mit USB-Kabeln so meine Erfahrungen gemacht. Optisch völlig in Ordnung, aber schon beim Laden konntest du sehen, dass da kaum noch Strom drüber ging. Da hatte ich auch nach Fehlern gesucht, die gar nicht da waren.

Michael B. schrieb:

Habe ich irgendeinen offensichtlichen Fehler in der Schaltung oder der Platine?

An Vbus gehört ein Elko 10uF zum Puffern der Versorgungsspannung die vom Rechner kommt. Ein Kerko (C3, 100nF) genügt nicht.

Messspitzen ohne Multimeter habe ich probiert. Die Verbindung wird hergestellt, aber nur, wenn beide Messspitzen die Lötstellen an Pin 1 und 14 berühren. Sobald eine Messspitze nur 1mm neben einer Lötstelle auf die Platine drückt, wird die Verbindung nicht mehr hergestellt.

Ein Bild der Lötseite habe ich hochgeladen. Eine Stereomikroskop habe ich leider nicht.

Einen Wackelkontakt hatte ich auch schon im Verdacht. Davon hatte ich zwischenzeitlich Abstand genommen, weil ich das Verhalten bei 2 Platinen habe. Ich habe leider nur eine Sorte Buchsen (https://www.reichelt.de/usb-einbaubuchse-serie-b-gew-printmontage-usb-bw-p22186.html). Könnte es sein, dass ich da 10 Stück bekommen habe, bei denen mindestens 2 nicht in Ordnung sind?

Zu dem Kondensator: Bei der Spannungsversorgung habe ich mich an Abb. 1.3 bzw. 1.4 im Datenblatt ( https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/20005565b.pdf Seite 17) orientiert. Ich habe im Datenblatt keine Angabe dazu gefunden, wie groß der Kondensator zwischen VBus und GND sein sollte. Im Text steht aber, dass die gesamte Kapazität zwischen VBus und GND nicht größer als 10uF sein sollte, damit es keine Probleme mit hohen Einschaltströmen gibt. Deshalb habe ich zunächst 100nF, dann 100nF + 4,7uF probiert.

Das Kabel habe ich auch schon gewechselt.

Ein abgeschnittenes Kabel direkt festlöten ist eine gute Idee, das versuche ich noch.

Auf dem Bild sind ungelötete Bauteile zu sehen. Also alles noch mal nach Löten.

Eure Zweifel an meinen Lötstellen waren scheinbar berechtigt. Ich habe alle Lötstellen nochmal kurz warm gemacht und etwas Lötzinn dazugegeben. Jetzt funktioniert es. Solche Probleme hatte ich bisher sehr selten. Scheinbar habe ich da einen schlechten Tag erwischt.

Zwei Fragen habe ich noch zu der Schaltung:

• Seid ihr alle der Meinung, das zwischen VBus und GND ein größerer Kondensator muss? Wie wäre ein Kerko mit 1uF? Damit müsste ich das Platnenlayout nicht ändern.
• Sollte ich bei dieser Schaltung den Schirm des Kabels auf GND legen oder nicht? Im Internet habe ich oft gelesen, dass das auf die konkrete Schaltung ankommt. Ich kann dies für meine Schaltung aber nicht einschätzen.

Nochmals vielen Dank für alle Antworten!

Michael B. schrieb:

• Seid ihr alle der Meinung, das zwischen VBus und GND ein größerer Kondensator muss? Wie wäre ein Kerko mit 1uF? Damit müsste ich das Platnenlayout nicht ändern.

Die Position des C3, also des Abblockkondensators für den MCP, ist ungünstig. Der wirkt dann am besten, wenn die Leitungen zu dem betreffenden VCC-GND Paar minimal lang sind, also nur wenige mm. Denke daran, dass jede Leiterbahn nicht einfach nur eine Verbindung ist, sondern auch ein elektrisches Bauteil, das eine Kapazität, eine Induktivität und einen Widerstand hat. Und in diesem Fall ist es die Induktivität, die Dich stört.

Lösung: Löte den 100nF auf der Unterseite direkt an die Pins 1 und 16 und setze dort, wo der 100nF vorher war, einen 4.7uF Keramikcondensator ein.

Heutzutage nimmt man für solche Kapazitäten immer mehr Keramik-Vielschicht-Kondensatoren und vermeidet Elektrolytkondensatoren, wo es geht, wegen der Baugröße, des geringeren Innenwiderstands und der begrenzten Lebensdauer.

• Sollte ich bei dieser Schaltung den Schirm des Kabels auf GND legen oder nicht? Im Internet habe ich oft gelesen, dass das auf die konkrete Schaltung ankommt. Ich kann dies für meine Schaltung aber nicht einschätzen.

Über den Schirm sollen keine Ausgleichströme fließen. Daher entweder einen Widerstand (so 100 Ohm) oder einen Kondensator (so 100nF) dazwischen schalten. Der Widerstand dient einfach als Strombegrenzung, der Kondensator sogt dafür, dass hochfrequente Störungen abgeleitet werden, verhindert aber, dass Betriebsstrom darüber fließt.

fchk