ich hab mir eine Platine designt um 12 3W LEDs mit einem ESP steuern zu können. Habe dazu also 12 mal den vorgegebenen Schaltkreis aus dem Datenblatt aufgebaut. Anfangs (mit 3 LEDs zum testen) hat das auch alles wunderbar funktioniert.
Jetzt hab ich allerdings alle 12 angeschlossen und die Spulen surren wie verrückt und werden heiß, einige LEDs flackern manchmal. Eben ist mir aus irgendwelchen Gründen auch einer der Treiber abgeraucht (und hat die LED mit in den Tod gerissen, vmtl. 12V direkt drauf)
Meine Vermutung ist das dies an Interferenzen zwischen den Spulen liegt, liege ich da richtig? Würde dementsprechend das Board nochmal neu bestellen mit entstörten SMD Spulen.
Da wird auch leider keine Saturation Current angegeben, das Datenblatt will 1.3 - 1.5 mal so viel wie peak current, ich habe die Treiber auf 500mA eingestellt also ich schätze mal da sollte ich so 0.7-1A haben.
Fehlende Pull-Downs, schlechter Spannungswandler, input only GPIOs sind mir bekannt :)
Würde mich über alle Tipps hier freuen, das aktuelle Board (ca. 100x100) und Schematic habe ich angehängt.
Meine Vermutung ist das dies an Interferenzen zwischen den Spulen liegt,
liege ich da richtig?
Was sind Interferenzen?
aus dem Datenblatt:
Layout considerations
Pay careful attention to the PCB layout and
component placement. RCS should be placed close
to the VIN pin and CSN pin in order to minimize
current sense error. The input loop including input
capacitor,Schottky diode, and MOSFET which
should be as short as possible
Du hast dir echt Mühe gegeben alle Hinweise zu ignorieren
für einen Schaltregler ist dein Design vorsichtig gesagt, unvorteilhaft. Kurze Wege zwischen IC, Induktivität, Schottkydiode und FEHLENDEN Abblock-Cs sind essentiell. Im Kreis angeordnet braucht es kaum mehr Platz, als 2 Stck Würfelzucker (die Hälfte geht für die Spule drauf)
Fehlende Abblock Cs - unmittelbar nahe an jedes IC gehört ein KerKo Richtwert 10µ oder ein kleiner low ESR-Elko
die zwielichtigen Induktivitäten hast du selber schon ausgemacht. Idelal ist SMD so ein viereckiger Schalenkern https://www.tme.eu/de/details/dr1030-101-r/leistungsdrosseln-smd/eaton-electronics/
Wie sieht deine Kühlfläche für die Kühlfahne aus?
68µ Induktivität kommen mir etwas wenig vor, zumal die Schaltfequenz des IC auch recht gemütlich ist. Mit 100µH bist du auf der sicheren Seite.
Mit deinem PT4115 habe ich keine Erfahrung, Ich habe öfter mit dem SCT3229 und pinkompartiblen Konsorten von Diodes und Zetex gebaut.
Ob dein Design noch zu retten ist, ist schwierig zu beurteilen. Zeig mal eine Boarddatei, wo man Cu und Bauelemente drauf sehen kann.
Habe die KiCAD Board Datei angehängt. An sowas was du verlinkt hast dachte ich fürs nächste Board. Die Treiber an sich wurden eigentlich kaum warm, nur die Spulen. Ich weiß nicht warum der auf einmal durchgebrannt ist.
Wie meinst du das mit im Kreis anordnen? Ist tatsächlich das erste mal das ich ein eigenes PCB designt hab.
Danke für die Tipps auf jeden Fall.
Den Teil zu Layout considerations hab ich gar nicht gesehen
Wo sind die Low ESR Cs an Vin? Welche Schottky Diode hast du verwendet?
Du hast auch die anderen Hinweise im DB nicht gelesen.
Die mangelnde Schirmung ist sicher nicht die Ursache für die Nichtfunktion.
Schalte kleinen Kerkos 4.7-10uF mit ausreichender Spannungsfestigkeit parallel zu den LEDs.
Ich hoffe, du hast keine LED unter Spannung angeschlossen? Das mögen die PTs überhaupt nicht.
Habe mal ein Bildausschnitt von einem Projekt angehangen, wo es schon einmal erfolgreich funktioniert hat. War allerdings (aus anderen Gründen) 4-Lagen, sollte man aber auch mit 2-Lagen ohne Probleme hinbekommen. War für etwas mehr Strom ausgelegt, könnte für 500mA noch etwas kleiner ausfallen
Könnte es so funktionieren? Würde das dann 12 mal nebeneinander setzen mit Ground plane unten.
EDIT: noch ein zweites Layout diesmal schmaler, sonst wird das eng sogar mit 6 pro Seite.
Welche Schottky-Diode und welche Spule hast Du da geplant? Die Schottky erscheint mir zu klein, SS16 in SMA wäre passend. Und statt des Elkos vor jedem PT4115 wäre ein 10µF besser - den hast Du ja eh in der Schaltung.
Diode: 1N5819 (SS14) - SOD323, änder ich dann mal auf SS16.
Den Elko trotzdem einmal drinlassen für die ganze Platine (also nur einen) oder ganz raus? Laut Datenblatt soll der da ja hin.
Diode: 1N5819 (SS14) - SOD323, änder ich dann mal auf SS16.
Den Elko trotzdem einmal drinlassen für die ganze Platine (also nur
einen) oder ganz raus? Laut Datenblatt soll der da ja hin.
Ein Elko sollte nicht schaden. Den 10µF eingangseitig kann Du im rechten Screenshot zwischen PT und Shunt positionieren, dafür den Shunt etwas hochschieben.
Die 1N5819 geht evtl. auch, macht aber schätzungsweise(!) 100mW Verlust, wäre mir für das Package etwas knapp.
Im Datenblatt wird 100µH für eine Einzel-LED und 68µH für Reihenschaltungen empfohlen. Wenn du also nicht sichertellen kannst, das mehr als eine LED angeschlossen wird, betrachte die 100µH als zwingend. Hinzu kommt, das der Nennwert "weich" ist. Bei beginnender Sättigung sinkt die Induktivität bespielsweise. Wenn 68µ also "gerade so" auf Kante genäht sind, ist es dann definitiv zu wenig.
Bei den Puffer Cs kommt es nicht auf viel Kapazität, sondern auf niedrigen ESR an, das das C auch bei Impulsbelastung nicht einknickt.
Bei Elkos also Gel-Elkos, oder gute Panasonic, oder vergleichbares.
Ich würde 10µ Kerkos an jeder Stufe nehmen und dann alle 3 Stufen einen 47µ Elko, der dann nicht mehr so kritisch ist, was den ESR betrifft.
Was sich für TTL-Gräber bewährt hat, kann per SE nicht schlecht sein. Da sind auch für heutige Verhältnisse hohe Ströme geflossen und beim schalten noch höhere Impulsströme. Dabei durfte Ub nicht einbrechen, damit die Logik nicht gesponnen hat.
So kann sowas dann aussehen: https://www.ledstyles.de/content/index.php?attachment/36891-ws2814-485-8-jpg/https://www.ledstyles.de/content/index.php?attachment/36934-ws2814-powerboard-gif/
Und die rückführende Leitung zum Shunt an den Shunt, nicht an den PT4115. Würde trotzdem funktionieren, ist aber unschön. Immer überlegen, wo der Strom fließt.
Und dann spendiere doch noch eine vernünftige 5V-Versorgung, z.B. auf Basis des TPS54202 (wenige Cent bei LCSC). Der Linearregler ist doch Mist, vor allem mit WiFi. Bau das Layout im Datenblatt nach und es wird funktionieren. Die 10µF MLCC hast Du eh schon im Layout, die kannst Du auch für Ein- und Ausgang nehmen.
Und dann spendiere doch noch eine vernünftige 5V-Versorgung, z.B.
auf
Basis des TPS54202 (wenige Cent bei LCSC). Der Linearregler ist doch
Mist, vor allem mit WiFi. Bau das Layout im Datenblatt nach und es wird
funktionieren.
Na ja, kann man halten, wie ein Dachdecker, nur nicht so hoch.
Ich habe hier auch schon Schimpfe gekriegt, wie ich denn bei WiFi einen Schaltregler empfehlen kann, daneben zu setzen.
Ich nehme gerne die 78xx Schaltreglerderivate von LCSC. Die sitzen bei mir 4 cm im Layout vom ESP8266 weg und da stört nichts :-)
Für den TPS54202 mal ein Layoutvorschlag. Hier wieder 4-Lagen Basis, geht aber auch mit 2-Lagen. Hier 3.3V Auslegung, 5V ist aber nur Änderung im Teiler, das sollte klar sein. Der gezeigte LM51430 ist pin- und funktionskompatibel zum TPS54202. Der hat höhere Spannungsfestigkeit und ist teurer, brauchst Du vermutlich nicht. Für den Ausgang könntest Du statt 2 Stück 22µF auch 4 Stück von den 10µF rannageln, das geht auch. Die Rückführung von GND und 3.3V als sog. Kelvin-Connection ist Absicht, siehe Datenblatt.
Eine neue 5V Versorgung habe ich bereits eingeplant, ich wollte den
LM2596T nehmen, siehe Screenshot.
Ist ein "verdienter Veteran" :-)
Um Erfahrungen mit Schaltreglern zu sammeln, ist nichts dagegen einzwenden, da kommt man noch vernünftig dran zum Löten und Messen.
Ich habe vor 15 Jahren auch mal mit dem LM2576 (dem langsameren Vorgänger) angefangen.
Anbei Photos eines PT4115-Moduls, welches man bei den üblichen Verdächtigen erstehen kann. Habe die Photos nur leicht herunterskaliert, damit man alles gut erkennen kann.
Abgesehen vom Layout Schaltreglers: Die Verwendung eines ESP-Entwickungsboards macht bei einer selbst entwickelten Platine irgendwie keinen Sinn. Ich würde ein ESP32-WROOM-Modul (o.ä.) direkt auf die Platine packen.
Die Verwendung eines
ESP-Entwickungsboards macht bei einer selbst entwickelten Platine
irgendwie keinen Sinn. Ich würde ein ESP32-WROOM-Modul (o.ä.) direkt auf
die Platine packen.
Jain... im Prinzip hast du recht. Die Spannungsversorgung hat schon noch Luft nach oben und ist bei den Entwicklungsplatinen auf Kante genäht. Aber wenn ein FW Update "over the Air" mal nicht funzt, sei es, weil der FLASH nicht reicht, oder weil es dir beim ersten Versuch die installierte FW zersägt hat, wirst du die USB Schnittstelle auf der Entwicklungsplatine zu schätzen wissen. Zumal die Entwicklungsplatinen kaum teurer sind, als die "Briefmarken", wenn man in China bestellt.
Habe jetzt das neue Board fertig geroutet. ESP32 Modul direkt raufsetzen hatte ich überlegt, war mir aber für den Anfang zu viel Raum für Fehler und so geht es ja auch.
Setze bitte einen Elko an den Eingang des LM2596. Ein DCDC lädt die Energie vom Eingangskondensator in den Ausgangskondensator um. Ich habe Dir die zwei Hauptstrompfade mal eingezeichnet, rot für die On-Phase, grün für die Off-Phase. Woher sollte der DCDC in Deiner Schaltung die Energie für die rote Phase beziehen? Kann ja auch in liegender radialer Elko sein, z.B. Panasonic FC - z.B. 1800uF/16V EEUFC1C182. Diese eine zentrale Elko reicht dann auch.
Und ein paar mehr Durchkontaktierungen gegen GND am DCDC.
Warum drehst Du das Modul nicht 180° um, dann brauchst Du die 5V nicht spazieren führen UND die Antenne sitzt an einer wesentlich besseren Position. Ggf. kannst Du unter der Antenne an der Stelle den GND Layer aussparen, dann gibt es bessere Antenneneigenschaften. Ganz nebenbei ist die dann auch vom DCDC weiter entfernt.
Und bei 2-Lagen mehr Leiterbahnen auf der Oberseite so weit wie möglich führen, dann brauchst Du den GND Layer nicht so stark zerfurchen.
Der Elko war irgendwie verloren gegangen bei den Umbauten ^^, danke. Habe statt den ESP zu drehen den DCDC mit seiner Peripherie gedreht, so ist der zumindest weiter weg von der Antenne. Wollte den ESP nicht drehen damit der USB Port weiterhin nach außen zeigt. Mehr Ground Vias habe ich jetzt auch am DCDC, das ging vorher ja nur durch den Elkopin.
Noch mehr auf dem Top Layer zu machen ist schwierig ohne ständig die Seiten zu wechseln bei den Signanlleitungen.
Zwei Anmerkungen zum Layout: Offensichtlich verbindest Du die Gummileiterbahnen gerade so, wie sie vor die Füße fallen. Dabei solltest Du Dich am Steomfluss orientieren, gerade bei Schaltreglern. In Rot beim LM2596 der Stromfluss in der On-Phase, passend zu meinem obigen Schaltplan. Der LM2596 wird es schon irgendwie machen, gute Designpraxis ist aber etwas anderes.
Anderes Beispiel am Shunt des PT4115. Der eine Eingang ist sozusagen ein Sense-Eingang, an dem die Spannung über dem Shunt bestimmt wird. Der Hauptstrom sollte über den Shunt gehen, die Sense-Leitung zum IC kann dann dünn erfolgen.
Ist es denn schlecht wenn Leiterbahnen größer sind als sie sein müssen? Habe jetzt, wenn Platz da war, die Leiterbahnen lieber zu groß als zu klein gemacht.
Der PT4115 misst zwischen VIN und CSN den Spannungsabfall über dem Shunt, was ein Maß für den Strom ist. Schaue Dir dein Layout genau an. Bei Dir besteht dieser Shunt aus dem eigentlichen Shunt UND(!) dem Stück Leiterbahn zwischen Shunt und Pin CSN. Der Strom muss ja diesen Weg nehmen weil Du ihm keinen anderen Pfad gibst. Bildlich gesprochen „sieht“ der PT4115 eine Reihenschaltung aus zwei Shunts, dem eigentlichen Shunt und dem dem Stück Leiterbahn. Leiterbahnen sind ziemlich schlechte Shunts in vielerlei Hinsicht. In den Pin CSN fließt übrigens kein Strom rein, der ist recht hochohmig.
Du führst also den Hauptstrom direkt über den Shunt und machst einen Abzweig direkt vom Pad des Shunts zum CSN-Pin. DIESE Leiterbahn KANN dünn ausfallen.
Geht übrigens auch alles so ohne Änderung, ist halt die Frage ob Du aus dem Projekt etwas lernen willst oder ob es einfach nur irgendwie funktionieren soll.
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