Wieder einmal ein "Ich muß ganz viel Strom über die Platine bringen..."-Thread ;-) Hab überlegt, mich an den 300A Thread dran zu hängen, aber ich glaub ein extra-Thread ist vernünftiger. Die Theorie mit Leiterbahnbreite und Strombelastbarkeit ist mir im Prinzip klar, ist ja auch ausreichend dokumentiert. Unklar ist mir allerdings, wie die Sache bei "kurzen" Bahnen, bzw. Polygonen aussieht und wie "kurz" definiert ist ;-) Grundsätzlich würde mich auch interessieren, ob man mit zwei deckungsgleichen Lagen wie mit der doppelten Kupferauflage oder wie mit doppelter Leiterbahnbreite rechnet, das macht ja laut Tabelle einen Unterschied. Ich will 1.0V <=50A über eine Strecke von ca. 2cm (mit zwei parallel geschalteten 0.001R shunts drin) auf eine Klemmleiste führen. Dafür hab ich auf Top+Bottom zwei deckungsgleiche Polygone ohne Thermals vorgesehen, die ich über einige 0.8mm Vias verbinde. Das Bild im Anhang zeigt nur die bottom Polygone damit man noch was erkennt. Die top Polygone sind deckungsgleich. Außen herum liegt ein GND Polygon, das wird später noch auf die ganze Platine ausgeweitet. Innen drin sitzen zwei Polygone vor und nach den Shunts mit einem Sack voll Kapazitäten auf der High-side. Die Abmessungen in mm hab ich dazugeschrieben, das Raster ist 0.5mm. Zuleitung ist oben in der Mitte über die beiden dicken Durchkontaktierungen, da kommt ein PTH08T250WAD rein. Die X1 Buchse für den Ausgang unten links wird noch durch ne WAGO 2716-102 ersetzt. Taugt das so für die 50A, insbesondere die Polygonabmessungen und die Vias? Falls grundsätzlich ja: Reichen da 35µm noch aus, oder sollte ich 70µm nehmen? (Ziel des Ganzen: Einige dicke FPGAs versorgen, die auf einem anderen Board sitzen, das über ~10cm Leitung angeschlossen wird)
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hunz schrieb: > Ich will 1.0V <=50A über eine Strecke von ca. 2cm Das wären 25W/cm .... Aber bei der dafür erforderlichen Breite hast du bestimmt keine 1V über der Leiterbahn.
@ hunz (Gast) >Die Theorie mit Leiterbahnbreite und Strombelastbarkeit ist mir im >Prinzip klar, Wirklich? > ist ja auch ausreichend dokumentiert. naja. >Unklar ist mir allerdings, wie die Sache bei "kurzen" Bahnen, bzw. >Polygonen aussieht und wie "kurz" definiert ist ;-) Es kommt auf die Fläche an, auf welche die Wärme verteilt wird. So ist eine 35u dicke /1mm Breite besser als 70um/0,5mm Breite. >Grundsätzlich würde mich auch interessieren, ob man mit zwei >deckungsgleichen Lagen wie mit der doppelten Kupferauflage Ja. > oder wie mit >doppelter Leiterbahnbreite rechnet, Nein. > das macht ja laut Tabelle einen Unterschied. Die meisten alten Tabellen sind auch nur bedingt richtig, weil der Einfluß der Fläche nur unzureihend berücksichtigt ist. >Ich will 1.0V <=50A über eine Strecke von ca. 2cm (mit zwei parallel >geschalteten 0.001R shunts drin) auf eine Klemmleiste führen. Dafür hab >ich auf Top+Bottom zwei deckungsgleiche Polygone ohne Thermals >vorgesehen, die ich über einige 0.8mm Vias verbinde. ;-) Einige? 0,8 VIAs vertragen nicht so viel Strom, von Reserven ganz zu schweigen. http://www.fs-leiterplatten.de/technik/layout-tipps/elektrische-bemessungsrichtlinien/ 0,8er VIA ca. 5A. Da würde ich in Richtung 15 VIAs gehen. >Kapazitäten auf der High-side. Die Abmessungen in mm hab ich >dazugeschrieben, das Raster ist 0.5mm. Hättest du mal besser ein 5mm Raster gemacht, da hat man eine gute Vorstellung, ist wie Karopapier. >den Ausgang unten links wird noch durch ne WAGO 2716-102 ersetzt. Die kenn ich irgendwie, hab ich vor einiger Zeit verbaut. Dort hab ich mit 70um gearbeitet, dann aber auf 105um erhöht. Und das nur bei 40A effektivem Dauerstrom. Hab mal irgendwo ein Thermobild gepostet. Beitrag "Re: 300 Ampere Leiterbahn" (Google Bildersuche sei Dank hab ich es wiedergefunden ;-) >Taugt das so für die 50A, insbesondere die Polygonabmessungen und die >V Warum schließt du nicht BEIDE Pins pro Kontakt an? Wie gesagt, pro Fläche und Kontaktübergang würde ich mindesten 15 0,8 VIAs ansetzen. >Falls grundsätzlich ja: Reichen da 35µm noch aus, oder sollte ich 70µm >nehmen? Du wirst auch mit 70um genügend Wärmeprobleme bekommen. >(Ziel des Ganzen: Einige dicke FPGAs versorgen, die auf einem anderen > Board sitzen, das über ~10cm Leitung angeschlossen wird) Mit WAGO-Klemmen? Das nenn ich mal kreativ. Hat aber noch viele Probleme. Denn die FPGAs mit 1,x V Spannung wollen ENG tolerierte Spannungen sehen, da sind 10cm schon bedenklich, auch wenn dort VIEL Kupfer verwendet wird. Die Klemmwiderstände sind auch noch da, nicht zu vergessen die Induktivität. Kann funktionieren oder auch nicht. Sowas macht man anders. Man führt "Hochspannung" mit 5-48V bis direkt ans FPGA und regelt DIREKT am FPGA mit einem DC-DC Wandler, aka Point of Load Regler.
Falk Brunner schrieb: > Denn die FPGAs mit 1,x V Spannung wollen ENG tolerierte > Spannungen sehen, da sind 10cm schon bedenklich, auch wenn dort VIEL > Kupfer verwendet wird. Eine weitere Leitung für "Sense" könnte da helfen?
@ Werner (Gast)
>Eine weitere Leitung für "Sense" könnte da helfen?
ja
Werner schrieb: > Das wären 25W/cm .... > Aber bei der dafür erforderlichen Breite hast du bestimmt keine 1V über > der Leiterbahn. Werner schrieb: > Eine weitere Leitung für "Sense" könnte da helfen? Das DC/DC-Modul ist ein POL-Regler und kann 300mV ausregeln. Ich hab auch vor die Sense-Leitungen entsprechend zu verdrahten, nur wollte ich davor erstmal die Strompfade klären, die machen mir am meisten Sorgen. Falk Brunner schrieb: >>Unklar ist mir allerdings, wie die Sache bei "kurzen" Bahnen, bzw. >>Polygonen aussieht und wie "kurz" definiert ist ;-) > > Es kommt auf die Fläche an, auf welche die Wärme verteilt wird. So ist > eine 35u dicke /1mm Breite besser als 70um/0,5mm Breite. Macht Sinn. Wenn ich für meine Kupferflächen 1mOhm Widerstand ansetze dann hätte ich bei 50A auf den Flächen 2.5W Abwärme. Meinst du das wird zu eng? Laut http://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite sollte ich mit der Polygonbreite ja eher unter 1mOhm liegen? > ;-) > Einige? 0,8 VIAs vertragen nicht so viel Strom, von Reserven ganz zu > schweigen. > > http://www.fs-leiterplatten.de/technik/layout-tipp... > > 0,8er VIA ca. 5A. Da würde ich in Richtung 15 VIAs gehen. Mit den 5A aus der Tabelle hatte ich auch gerechnet. Zwischen den Polygonen die am Modulausgang hängen hab ich atm 27 Vias. Hinter den Shunts muss ich wohl noch ein paar hinhängen. Aber ein paar Fragen zur Via-Platzierung: Wenn ich den Abstand dazwischen kleiner mache verliere ich ja wieder Bahnbreite. Was ist da ein sinnvoller Abstand? Inwieweit ist es wichtig, wo ich die Vias platziere? In der Kupferfläche ist der Strom ja nicht überall gleich, sondern an Kondensator-Anschlüssen z.B. treten höhere Ströme auf? > Hättest du mal besser ein 5mm Raster gemacht, da hat man eine gute > Vorstellung, ist wie Karopapier. Ja, das 0.5er macht keinen Sinn, ich wollte das 5er nehmen aber dann hatte ich schon reingemalt und wollte nicht nochmal neu malen ;-) >>den Ausgang unten links wird noch durch ne WAGO 2716-102 ersetzt. > > Die kenn ich irgendwie, hab ich vor einiger Zeit verbaut. Dort hab ich > mit 70um gearbeitet, dann aber auf 105um erhöht. Und das nur bei 40A > effektivem Dauerstrom. Hab mal irgendwo ein Thermobild gepostet. > > Beitrag "Re: 300 Ampere Leiterbahn" > > (Google Bildersuche sei Dank hab ich es wiedergefunden ;-) Hübsch, das macht mir aber nicht so viel Hoffnung ;-( Die Wärme scheint aber in erster Linie an den Pins der Klemme zu entstehen oder? Weil der Durchmesser der Pins nicht so groß ist? >>Taugt das so für die 50A, insbesondere die Polygonabmessungen und die >>V > > Warum schließt du nicht BEIDE Pins pro Kontakt an? > Wie gesagt, pro Fläche und Kontaktübergang würde ich mindesten 15 0,8 > VIAs ansetzen. Beide Pins sind nicht angeschlossen weil ich die Klemme sowieso ersetzen wollte, dann wären das 4 Pins parallel. Zu den Vias: Ja, da müssen wohl mehr Vias rein. >>Falls grundsätzlich ja: Reichen da 35µm noch aus, oder sollte ich 70µm >>nehmen? > > Du wirst auch mit 70um genügend Wärmeprobleme bekommen. Hm. Wie würdest Du das ganze lösen? Grundsätzlich hab ich versucht die Bahnen möglichst kurz zu halten. An dem Wandler-Ausgang muss ich halt einige Kondensatoren unterbringen. >>(Ziel des Ganzen: Einige dicke FPGAs versorgen, die auf einem anderen >> Board sitzen, das über ~10cm Leitung angeschlossen wird) > > Mit WAGO-Klemmen? Das nenn ich mal kreativ. Hat aber noch viele > Probleme. Denn die FPGAs mit 1,x V Spannung wollen ENG tolerierte > Spannungen sehen, da sind 10cm schon bedenklich, auch wenn dort VIEL > Kupfer verwendet wird. Die Klemmwiderstände sind auch noch da, nicht zu > vergessen die Induktivität. Kann funktionieren oder auch nicht. Sowas > macht man anders. Man führt "Hochspannung" mit 5-48V bis direkt ans FPGA > und regelt DIREKT am FPGA mit einem DC-DC Wandler, aka Point of Load > Regler. Ja, anstatt der Wago hatte ich zuerst an Modellbau-Stecker gedacht, aber vielleicht ists am besten, die Kabel fest zu verlöten. Ich hatte an 2x5mm² parallel gedacht. Die 10cm waren worst-case-Überlegung, ich schätze ich kanns auf 3cm reduzieren. Die eng tolerierte Spannung für die FPGAs ist mir klar, ich hab da schon ins Datenblatt geguckt. Problem ist, dass die FPGA-Boards die ich da habe keine Regler mit drauf haben, sondern ihre Spannungen über x parallel geschaltete Pins von hi-density-Steckern bekommen. Die Stecker sind aber irreparabel kaputt, daher hab ich an einem Stück ungenutzten Platinenrand die Supply-planes freigelegt und will darüber die Versorgung realisieren. Sieht etwas wüst aus, aber eine andere Möglichkeit sehe ich nicht: https://picasaweb.google.com/113221374926543964982/V5brds?authkey=Gv1sRgCPTL-prf9ueqgwE#5789970145686065234 (Der Schaltregler auf dem Board macht nur die 0.9V DDR2 Terminierungsspannung.)
Autsch, wer hat denn die Stecker abgerissen da sind ja fast keine Pads übergeblieben ;-) Die Methode mit dem Dremel die Versorgungslagen freizulegen ist mal kreativ :-) Ob das aber so gut funktioniert... nunja... Waren die Versorgungsanschlüsse auf EINEM Stecker oder auf mehreren verteilt? Eventuell pro FPGA einer?
Hui schrieb: > Autsch, wer hat denn die Stecker abgerissen da sind ja fast keine Pads > übergeblieben ;-) War wohl Ziel der Sache, sollte die Boards unbrauchbar machen. Hab die Steckerreste dann noch so Pad-schonend wie möglich mit Heißluft+Lötkolben entfernt. > Die Methode mit dem Dremel die Versorgungslagen freizulegen ist mal > kreativ :-) > Ob das aber so gut funktioniert... nunja... Die Frage ist bis zu welcher Stromstärke das brauchbar ist. Ich weiß auch nicht für wieviel das Board ausgelegt ist. Daher will ich auch erstmal nur ein Board in Betrieb nehmen, Spannungsabfall bis zu den VccINT Pins messen, einige Temperaturfühler drauf machen und mit IR-Thermometer zugucken. Plan ist dann ein Design mit möglichst viel Verbrauch reinzuwerfen, da ein clock-enable mit rein machen, bei dem ich das duty-cycle dann langsam hochdrehe. > Waren die Versorgungsanschlüsse auf EINEM Stecker oder auf mehreren > verteilt? Eventuell pro FPGA einer? Auf einem soweit ich gemessen habe. Laut Strombelastbarkeit aus dem Stecker-Datenblatt kam da auch mit Aufsummieren <50A raus. Die Durchkontaktierungen sind auch recht mickrig und nur eine pro Pad. Wirkt alles etwas komisch, aber man erkennt Klebepad-Reste auf den FPGAs, also waren wohl Kühlkörper drauf. Mal gucken wie gut das alles klappt.
@Benedikt H. (hunz) >Das DC/DC-Modul ist ein POL-Regler und kann 300mV ausregeln. Und warum packst du den nicht DIREKT ans FPGA? >Macht Sinn. Wenn ich für meine Kupferflächen 1mOhm Widerstand ansetze >dann hätte ich bei 50A auf den Flächen 2.5W Abwärme. Meinst du das wird >zu eng? Könnte passen. >Wenn ich den Abstand dazwischen kleiner mache verliere ich ja wieder >Bahnbreite. Was ist da ein sinnvoller Abstand? Das es irgendwie gleichmässig ist. >Inwieweit ist es wichtig, wo ich die Vias platziere? In der Kupferfläche >ist der Strom ja nicht überall gleich, sondern an >Kondensator-Anschlüssen z.B. treten höhere Ströme auf? Kann man so einfach nicht beantworten. >Die Wärme scheint aber in erster Linie an den Pins der Klemme zu >entstehen oder? Ja, dort kommt schon ordentlich was zusammen. >Weil der Durchmesser der Pins nicht so groß ist? Es ist praktisch die gleiche Klemme wie deine, siehe Thread. >Hm. Wie würdest Du das ganze lösen? Schrieb ich das nicht? Den PoL Regler DIREKT ans FPGA. >Ja, anstatt der Wago hatte ich zuerst an Modellbau-Stecker gedacht, Warum überhaupt die Trennung? >hi-density-Steckern bekommen. Die Stecker sind aber irreparabel kaputt, >daher hab ich an einem Stück ungenutzten Platinenrand die Supply-planes >freigelegt und will darüber die Versorgung realisieren. Aha. Na dann mal viel Glück. Ich würde es auch besser löten, spart Klemmwiderstand und damit Verlustwärme.
@Benedikt H. (hunz) >Plan ist dann ein Design mit möglichst viel Verbrauch reinzuwerfen, da >ein clock-enable mit rein machen, bei dem ich das duty-cycle dann >langsam hochdrehe. Stromversorgung für FPGAs >Auf einem soweit ich gemessen habe. Laut Strombelastbarkeit aus dem >Stecker-Datenblatt kam da auch mit Aufsummieren <50A raus. Naja, aber ob ein Virtex 5 50A ziehen kann, ist wohl die entscheidendere Frage. Kann es das? Gefühlt würde ich mal auf 10-20A max. tippen, kann mich aber auch irren, hab mit Virtex 5 nie gearbeitet.
Falk Brunner schrieb: > Stromversorgung für FPGAs Danke, das kannte ich noch nicht. CE mit variablen duty-cycle entspricht im Prinzip einem konfigurierbaren Burst-mode. Muss ich dann eben mal gucken wie sich das Board mit den darauf befindlichen Kapazitäten verhält. > Naja, aber ob ein Virtex 5 50A ziehen kann, ist wohl die entscheidendere > Frage. Kann es das? Gefühlt würde ich mal auf 10-20A max. tippen, kann > mich aber auch irren, hab mit Virtex 5 nie gearbeitet. Ein Einzelner eher nicht, ich hab aber 3 (und einen kleinen) auf dem Board. Mit einem 50% FF usage und ~70% slice usage Testdesign komm ich laut xpower bei 100MHz auf 6.5A dynamic current + 1.5A static current pro LX155T. In der Realität gehen zwar meistens vorher die routing resourcen aus, aber wenn ich die logic usage hochrechne, lande ich bei etwa 15A pro LX155T. Davon gibts aber 2, dazu noch einen LX85T und einen kleinen LX30. Ergibt grob 45A. Zum Vergleich: Das XUPV5-LX110T nutzt für einen einzelnen 110T einen 16A supply. Daher sind die 50A glaub ich nicht so abwegig.
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