5V Spannungsversorgung - L6920D

[Thorsten M. (Gast)]

Hallo zusammen,

ich bin aktuell dabei ein kleines Modellauto (ca. 30cm x 15cm) zu bauen. 
Dazu habe ich mir bereits ein STM32F4 Discovery Board besorgt, welches 
5V Betriebsspannung benötigt.

Nun habe ich mir den Baustein L6920D rausgesucht und wollte mit diesem 
aus 2 AA Batterien eine 5V Spannung erzeugen. Zusätzlich zu dem µC 
sollen mehrere LEDs mitversorgt werde.

Als Induktivität wollt ich das Bauteil Fastron L-PIS2812 10µ verwenden. 
Als Alternative hab ich den Fastron L-PIS4720 33µ ins Auge gefasst, der 
einen geringeren ESR besitzt. Spricht etwas gegen diese Bauteile?

Als Kondensatoren hab ich Keramikkondensatoren mit 47µF vorgesehen. Laut 
den Design-Tipps im Datenblatt des L6920D sollten diese sich ja 
möglichst nah an dem Eingang / Ausgang befinden. Muss der Kondensator C3 
noch näher an die Induktivität?

Im Anhang befindet sich mein erster Entwurf der Platine. Ich bin über 
jeden Tipp / Hinweis zu meinem Layout dankbar. Natürlich auch über jeden 
Fehler der gefunden wird. :-)

Danke schon mal im Voraus für jede Hilfe

Thorsten

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

Thorsten M. schrieb:
> Dazu habe ich mir bereits ein STM32F4 Discovery Board besorgt, welches
> 5V Betriebsspannung benötigt.
Die dann anschliessend wieder linear auf 3,3V und 2,5V heruntergeregelt 
werden, wobei die 2,5V nur für den U7 CS43L22 benötigt werden.

Wie auch immer: in dem Schaltplan fehlen mir einige Junctions. An "+" 
und "T" Kreuzungen gehören solche Punkte hin, die eine elektrische 
Verbindung signalisieren.

> Im Anhang befindet sich mein erster Entwurf der Platine.
Die Bilder sind unerkennbar klein...
Im Datenblatt gibt es einen Abschnitt

5.4 Layout Guidelines
The board layout is very important in order to minimize noise, 
high frequency resonance problems and electro-magnetic interference.
...
For an example of recommended layout see the following evaluation board.

Den solltest du durchlesen, VERSTEHEN und umsetzen. Dein Layout sieht 
ganz anders (und nicht sehr gut) aus...  :-o
Beim VERSTEHEN hilft dir, wenn du die 3 relevanten Stromkreise (Laden, 
Freilauf, Recovery) des Schaltreglers suchst und minimierst.

[Thorsten M. (Gast)]

Hallo Lothar, danke für deine Antwort. Stimmt, ich könnte den L6920D ja 
auch auf 3.3V einstellen. Ich werd mir dazu die Datenblätter der linear 
Regler auf dem Evaluation Board nochmal ansehen.

Danke für deine Hinweise. Ich werde den Schaltplan / das Layout dahin 
gehend optimieren und anschließend etwas vergrößerter wieder hochladen.

Gruß
Thorsten

[Thorsten M. (Gast)]

So ich habe mein Layout angepasst und versucht mir bewusst zu machen 
welche Stromkreise du meinst.

Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, meinst du folgende 
Stromkreise:

Stromkreis "Laden": Vin - Spule - Pin LX - Transistor(im L6920D) - GND.

Stromkreis "Freilauf": Spule - Pin LX - Transistor/Diode(im L6920D) - 
Pin OUT

Was meinst du mit Recovery Stromkreis? Den Wechsel zwischen beiden 
Zuständen?

Hoffe ich liege nicht komplett falsch. Wie man vielleicht merkt, ist das 
mein erster Schaltregler. :-) Was ich soweit verstanden habe, ist das 
diese Stromkreise möglichst klein sein müssen.

Eine Frage hab ich noch zur Massefläche. Soll ich am BOTTOM-Layer die 
Masse-Fläche auch unter der Spule durchziehen oder besser nicht?

Die komplette Massefläche auf meinem TOP-Layer hab ich für die Bilder 
absichtlich nicht erstellt.

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

Thorsten M. schrieb:
> Eine Frage hab ich noch zur Massefläche. Soll ich am BOTTOM-Layer die
> Masse-Fläche auch unter der Spule durchziehen oder besser nicht?
Bei deiner magnetisch voll gekapselten Spule und der verwendeten 
Schaltfrequenz ist das egal.

> Stromkreis "Laden": Vin - Spule - Pin LX - Transistor(im L6920D) - GND.
Bis dahin passt es. Wobei da statt Vin eher Cin (=C3) stehen muss.
Aaaaber: der StromKREIS ist so noch nicht geschlossen!
Der Strom kommt vom Cin (=C3) und muss zurück zum Cin. Und da tut er 
sich noch arg schwer, weil er nicht zwischen der Spule und dem Pin 4 
durch kann. Er muss also einen weiten Umweg über die Unterseite 
machen...  :-o

> Stromkreis "Freilauf": Spule - Pin LX - Transistor/Diode(im L6920D) -
> Pin OUT
- Ausgangskondensator(en) C2,C4 - Eingangskondensator C3 - Spule
Erst dann ist es ein KREIS.

Aber du hast es erfasst:
Im Schaltregler gibt es 2 Stromquellen.
1. den Cin fürs Laden
2. die Spule, die im Freilauf den Strom liefert

> Was meinst du mit Recovery Stromkreis? Den Wechsel zwischen beiden
> Zuständen?
Das ist nur der Übergang von "Freilauf" nach "Laden". Und der ist 
(erstens) wegen des aktiven Gleichrichters unkritisch und sieht 
(zweitens) jetzt schon gut aus...

[Thorsten M. (Gast)]

Stimmt, das war natürlich ein wirklich weiter Umweg. :-/

Ich hab die Spule ein wenig nach unten geschoben und so eine direktere 
Verbindung zum Eingangskondensator C3 geschaffen. Im Anhang ist die 
geänderte Version der Platine.

Danke für nochmals deine Hilfe! Ich denke ich werde die Bauteile und die 
Platine nächste Woche bestellen und mich mit den Ergebnissen melden. :-)

[Thorsten M. (Gast)]

So es hat etwas gedauert doch jetzt habe ich die Platine vor mir liegen. 
:-)

Funktioniert alles wie es soll, bekomme stabile 5V oder 3,3V, je nachdem 
was ich will.

Danke nochmals für deine Hilfe.

[Patrick E. (f4550tim)]

Lothar Miller schrieb:
> Wie auch immer: in dem Schaltplan fehlen mir einige Junctions. An "+"
> und "T" Kreuzungen gehören solche Punkte hin, die eine elektrische
> Verbindung signalisieren.

Das währe aber falsch. Nach DIN Norm gehören diese Punkte nicht mehr in 
einen Schaltplan!

LG Patrick