Platinenlayout Stromquelle LM2576

[Rudolf Z. (rudolf_z)]

Hallo,

ich habe ein PWM-gesteuerte Stromquelle auf Basis des LM2576 entwickelt 
und ein Layout dafür designed.
Da es mein erster Schaltregler überhaupt ist, würde ich das Layout gerne 
von euch checken lassen bevor ich die Schaltung aufbaue.
Habe, wie gesagt, keine Erfahrung mit Schaltreglern und hoffe, dass ich 
nicht allzuviele Anfängerfehler eingebaut habe.
Bei der Anwendung beträgt Vin ca. 30V
Ausgangsstrom: Imax=2.5A an R=8 bis 10Ohm
Die PWM hat eine Frequenz von max. 200Hz und einen Dutycycle von 1-99% 
und ich möchte über diese den Ausgangsstrom von bis Imax regeln.
Für alle sachdienlichen Hinweise möchte ich mich an dieser Stelle schon 
mal bedanken!

[mw_johann (Gast)]

Hi,

es wäre besser wenn du im Layout Bauteilenbezeichner einschaltest.
Ich würde Feedback kürzer und direkter halten.
Warum mischst du TH und SMD so ducheinander?
Fertige Module wie "deiner" gibt es bei ebay für ca. 8€.
Meerwasseraquariumbeleuchtung? :-)

Gruß
Johann

[Frank B. (frankman)]

> Da es mein erster Schaltregler überhaupt ist, würde ich das Layout gerne
> von euch checken lassen bevor ich die Schaltung aufbaue.


Oh je! Wo soll ich anfangen?

Schaltregler IC, Spule, Ausgangselko sind komplett falsch plaziert! 
Schau bitte, dass Du die Leitungslängen zwischen IC und Spule sowie 
zwischen Spule und Ausgangs-Elko SO KURZ und SO BREIT WIE MÖGLICH 
machst.

Nimm eine doppelseitige Platine und führe die BOT-LAGE als komplette 
GND-Plane aus!

Deine "sternförmige" Masse ist in diesem Fall absolut ungeeignet!

Die "Strommessung" wird warscheinlich auch nicht richtig funktionieren.
Du musst Deinen Shunt in "Vierleitertechnik" anschließen! Das bedeutet 
zumindest eine extra Leiterbahn von Shunt zu R3. Beide Leitungen vom 
Shunt solltest Du parallel und mit kleinem Abstand zum OPV verlegen.

Die Stromführung vom Eingangs-Elko ist schlecht. Der Eingangs-Elko soll 
so dicht wie möglich beim IC sitzen.
Die Leiterbahn soll von der Klemme erst zum Kondensator führen. Dann 
erst zum IC. Keine Stichleitungen dazwischen.

Sind bei diesem Schaltregler wirklich Elkos die richtige Wahl???
Datenblatt lesen?

Wie der Vorschreiber schon schrieb, achte auf die Feedback Leitung.
Führe diese möglichst weit weg von der Spule. (ggv. direkt abgehen von 
der Ausgangsklemme.

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

So schlecht sieht das doch gar nicht aus.
Abgesehen vom Umweg über den Sternpunkt sehe ich 3 kompakte Stromkreise.
Na gut, der Eingang sollte erst auf den Eingangselko, und dann in den 
Regler gehen...

Frank B. schrieb:
> Deine "sternförmige" Masse ist in diesem Fall absolut ungeeignet!
Sternförmig ist eigentlich gar nicht so schlecht. Nur darf der 
Sternpunkt nicht einfach "irgendwo im Nirgendwo" sitzen, sondern der 
gehört z.B. definiert an den Massepin des Ausgangselkos.

> Die "Strommessung" wird warscheinlich auch nicht richtig funktionieren.
Naja, hier haben wir ja keine Raketentechnik, sondern einen recht 
gutmütigen Schaltregler. Und das Layout ist nicht so arg schlecht. Ich 
würde einfach den Massesternpunkt an den - Pol des Ausgangselkos legen 
und wäre mir ziemlich sicher, dass das Ding läuft. Es sollte sich aber 
auch auch die Masse des IC1 auf diesen Sternpunkt beziehen (oder 
wenigstens auf die Masse am Massepin des Schaltreglers)...

[Harald W. (wilhelms)]

Lothar Miller schrieb:

> Sternförmig ist eigentlich gar nicht so schlecht. Nur darf der
> Sternpunkt nicht einfach "irgendwo im Nirgendwo" sitzen, sondern der
> gehört z.B. definiert an den Massepin des Ausgangselkos.

Ja, so wie das sehr schön im Schaltplan im Datenblatt Seite 10
gezeigt wird. :-)

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

Harald Wilhelms schrieb:
> Ja, so wie das sehr schön im Schaltplan im Datenblatt Seite 10
> gezeigt wird. :-)
Der Massepfad in dem Bild dort ist ein wenig ungünstig, denn da wird (in 
totaler Ignoranz der Laststrompfade) quasi der Schaltregler mit seinem 
GND-Pin als Mitte definiert. Ich will aber idR. am Ausgang was 
herausholen, und beziehe mich deshalb lieber auf den 
Ausgangskondensator. Das geht beim LM2576 gut, weil über den Massepin 
kein nennenswerter Strom fließt...

Wenn man die Masse aber genauso wie im angesprochenen (oberen) Bild 
macht, ist es auch richtig. Nur eben komplizierter zu verdrahten...  :-/

Und spätestens beim unteren der beiden Bilder ist der 
Feedback-Spannungsteiler falsch angeschlossen: die Ausgangsspannung 
ändert sich abhängig vom Laststrom...  :-o

Was aber garantiert bei beiden Bildern falsch ist, das ist die 
Anbindung der Eingangsspannung: die wird an den Eingangskondensator 
geführt, und von dort aus weiter zum Regler.
Die Schaltung an sich wird auch mit der im angesprochenen Bild 
dargestellten Einspeisung funktionieren, aber das EMV-Labor lässt dich 
dann nochmal eine Runde drehen...

[Harald W. (wilhelms)]

Lothar Miller schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> Ja, so wie das sehr schön im Schaltplan im Datenblatt Seite 10
>> gezeigt wird. :-)
> Der Massepfad in dem Bild dort ist ein wenig ungünstig, denn da wird (in
> totaler Ignoranz der Laststrompfade) quasi der Schaltregler mit seinem
> GND-Pin als Mitte definiert.

Ja, mir war auch schon aufgefallen, das das Bild nicht ganz optimal ist.
Eine Drahtführung wie im Datenblatt ist aber auf jeden Fall besser,
als wenn man sich gar keine Gedanken macht. Auch die sonstigen
Anwender-Hinweise im Datenblatt sind gerade für Anfänger recht 
hilfreich.
Gruss
Harald

[Rudolf Z. (rudolf_z)]

mw_johann schrieb:
> Warum mischst du TH und SMD so ducheinander?
Die THs dienen mir gleichzeitig als "Drahtbrücken". Versuche 
doppelseitige Platinen so weit es geht zu vermeiden.
> Fertige Module wie "deiner" gibt es bei ebay für ca. 8€.
Bitte um pn mit Link

> Ich würde Feedback kürzer und direkter halten.
Will Einstreuungen der Spule auf die Messelektronik (IC1) vermeiden und 
habe diese daher soweit als möglich von der Spule plaziert. Ist aber 
wahrscheinlich keine gute Idee eine Leitung an der man paar mV misst so 
lang zu machen.

Frank B. schrieb:
> Du musst Deinen Shunt in "Vierleitertechnik" anschließen! Das bedeutet
> zumindest eine extra Leiterbahn von Shunt zu R3. Beide Leitungen vom
> Shunt solltest Du parallel und mit kleinem Abstand zum OPV verlegen.
Vielen Dank für den Hinweis - war mir nicht bekannt. Es geht hier wohl 
um eine Leitung von der Masse des Shunt an die Masse von R3 - richtig? 
Gibts da dann kein Problem mit Ausgleichsströmen auf den beiden 
Masseleitungen?

> Die Stromführung vom Eingangs-Elko ist schlecht. Der Eingangs-Elko soll
> so dicht wie möglich beim IC sitzen.
> Die Leiterbahn soll von der Klemme erst zum Kondensator führen. Dann
> erst zum IC. Keine Stichleitungen dazwischen.
Macht Sinn, aber hat dies bei diesen kurzen Leiterbahnen auch eine 
praktische (messbare) Auswirkung? Ein Layout ist bei mir immer ein 
Tradeoff zwischen was theortisch perfekt und kompakt zu routen geht.

Lothar Miller schrieb:
> Sternförmig ist eigentlich gar nicht so schlecht. Nur darf der
> Sternpunkt nicht einfach "irgendwo im Nirgendwo" sitzen, sondern der
> gehört z.B. definiert an den Massepin des Ausgangselkos.
Habe ich so aus dem besagten Bild auf der Seite 10 entnommen - aber wie 
ich jetzt weiss sind Datenbätter auch nicht perfekt.
Wäre es in diesem Fall dann nicht besser diesen an den Massepin des 
Eingangselkos zu setzten? Dieser befindet sich weit näher zu dem Punkt 
an den der Strom zurückfliesst.

> Es sollte sich aber auch auch die Masse des IC1 auf diesen Sternpunkt
> beziehen (oder wenigstens auf die Masse am Massepin des Schaltreglers)...
Habe bewusst die Masse des Shunt-Widerstandes auf die Masse an der 
Eingangsklemme gelegt und diese als Masse für den IC1 verwendet. Am IC1 
wird ja die Spannung am Shunt gemessen und die Masse am IC1 sollte die 
selbe sein wie die des Shunts. Daher die GND-Fläche (auch zwecks 
Schirmung). Keine Gute Idee?
Seh schon: Die Ausgangsspannung des IC1 wird vom LM2576 zwischen seiner 
Masse und dem FB Eingangspin gemessen. Und diese ändert sich dann...
Also ideal alles an eine Masse - ist halt nur schwierig zu routen wenn 
man versucht einseitig zu bleiben.

Lothar Miller schrieb:
> Was aber garantiert bei beiden Bildern falsch ist, das ist die
> Anbindung der Eingangsspannung: die wird an den Eingangskondensator
> geführt, und von dort aus weiter zum Regler.
Das ist genau das, was auch Frank vorgeschlagen hat. Falsch? Für micht 
macht das Sinn wegen der geringen Induktivität zwischen 
Eingangskondensator und LM2576.

Vielen Dank für all die Inputs!

[Rudolf Z. (rudolf_z)]

mw_johann schrieb:
> Meerwasseraquariumbeleuchtung? :-)
Hab das als Suchbegriff verwendet - sehe jetzt aber erst das es sich um 
eine Frage handelt.
Also: Nein.
Damit wird der Strom durch einen Widerstandsdraht eingestellt.
Der Draht wird zum Styroschneiden verwendet und die Temperatur sollte 
bei einem eingestellten PWM-Wert immer die Selbe sein - auch wenn der 
Draht ausgetauscht werden muss und sich die Länge dadurch ändert.