RGB LED Cube - Layout und Spannungsdimensionierung

[Simon T. (narfinus)]

Hallo zusammen.

Nachdem mein 4x4x4 Monochrome-Testcube hübsch blinkt möchte ich mit 
einer 8x8x8-RGB-Version in die Vollen gehen. Bei meiner Konzeption hänge 
ich nun an ein paar Detailfragen fest, hier eine kurze Übersicht:

1.  Allgemeine Überprüfung eines Layouts
2.  Auslegung der Stützkondensatoren
3.  Möglichkeiten zur Signaloptimierung eines Clock-Signals
4.  Trennung von Last- und Steuermasse
5.  Spannungsversorgung 12V und Vorwiderstandsdimensionierung für LED
6.  PullUps an Busleitungen
7.  Steckerverbindung für Flachband

Ich hoffe es geht in Ordnung alles in einen Thread zu packen ;)

Hintergrund und zu Frage 1:
Ich habe eine Low-Side-Treiberplatine entworfen auf Basis des UD2803 mit 
dessen Hilfe ich die LEDs in einer Ebene aktiviere. Da ich insgesamt 6 
solcher Platinen benötige um 192 LEDs (3 Farben) pro Ebene anzusteuern, 
möchte ich extern fertigen lassen. Als Lieferant scheint mir +
iMall 
(http://imall.iteadstudio.com/open-pcb/pcb-prototyping/im120418010.html) 
das günstigste Angebot zu sein, daher habe ich die Platinenmaße so 
gestaltet das sie 120*50mm nicht überschreitet. Im Anhang befindet sich 
sowohl der Schaltplan als auch das erstellte Layout, es wäre super wenn 
jemand noch einen Blick drüber werfen könnte damit ich ruhigen Gewissens 
bestellen kann, der DRC sagt zumindest das alles in Ordnung wäre.

Zu Frage 2:
Im Schaltplan habe ich jedem IC den obligatorischen 100nF verpasst sowie 
dem ULN-Treiber zusätzlich 15uF-Elkos. Ein 100uF-Elko dient als 
Gesamtpuffer. Reicht dies wenn im Grenzfall alle 4 UDNs gleichzeitig 
ihre 500mA schalten können? Fehlen noch Kapazitäten um alle 
Schaltfrequenzen abdecken zu können?

Zu Frage 3:
Das Datensignal wird (kommend vom uC über Stecker SV5) seriell von 
Schieberegister zu Schieberegister weitergereicht um dann über Stecker 
SV6 zur nächsten Platte zu gelangen. Schlussendlich habe ich so 25 
Schieberegister in Reihe (24 + 1 für die Ebenen). Das Clock-Signal und 
andere Steuersignale liegen parallel an.
Gibt es hier Möglichkeiten zur Verbesserung des Signals? Ich habe etwas 
Angst das ich durch das viele Flachband und die langen Signalwege 
übersprechen bekomme. Würde es z.B. Sinn ergeben die nicht benutzten 
Pins im Flachband auf Masse zu legen sodass zwischen jedem Signal eine 
eigene Masseleitung existiert?

Zu Frage 4:
Ich hatte darüber nachgedacht die Masse für das 12V Signal vom 5V auf 
der Platte zu trennen und erst am Netzgerät zusammen zu führen. Ein 
ehemaliger Mitarbeiter schwört auf diese Methode allerdings scheint mir 
das bei dieser Stromstärke (bis 2A pro Platte) nicht so wild ist. Wie 
seht ihr das?

Zu Frage 5:
Der ULN laut Datenblatt eine typische Sättigungsspannung von 1,1V. Dazu 
kommen auf High-Side noch MOSFETs sowie Leitungsverluste. Die bestellten 
LEDs 
(http://cgi.ebay.com/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=261083069774&ssPageName=ADME:X:AAQ:US:1123) 
haben laut Distributor eine Vorwärtsspannung von 3,4V. Mein Maximalstrom 
wird über den ULN begrenzt und liegt bei 500mA / 8 ~= 60mA. Nutze ich 
wie im Schaltplan angegeben 12V für die LEDs, so müsste am Widerstand 
12V-1,1V-3,4V eine Spannung von 7,5V abfallen was einer Verlustleistung 
von 450mW bedeuten würde.
Das ganze kommt mit irgendwie zu viel vor, daher wäre es naheliegend die 
Spannung zu reduzieren. Bei 5V hätte ich allerdings nur noch 8 
Ohm-Widerstände und selbst komplett ohne würden nicht mehr als 50mA 
fließen (ausgemessen mit anderer LED). Ich suche nun quasi den goldenen 
Mittelweg, da mein Computer-ATX-Netzteil nur 12V oder eben 5V liefert.
Jemand eine Idee was man da machen könnte? Oder sehe ich wieder Probleme 
wo keine sind?

Zu Frage 6:
Die Schieberegister werden über mehrere Steuersignale angesprochen (OE, 
LATCH, ..). Die Signale liegen an allen 25 Bausteinen an. Den Pull-Up 
würde ich auf der Platine des Mikrocontrollers unterbringen. Den sollte 
ich dann wohl etwas niedriger dimensionieren als die üblichen 
Verdächtigen (4,7k)?

Zu Frage 7:
Noch eine Bauteilfrage: Ich möchte mit dem Flachband an den Cube, 
allerdings unterwegs eine steckbare Verbindung haben damit ich Cube und 
Gehäuse separat aufbauen kann und nicht unnötig viel Flachband als 
mechanische Reserve unterbringen muss. Gibt es quasi einen 
„Pfostenverbinder zu Pfostenverbinder“-Stecker um zwei Flachbandkabel 
pingleich zu verbinden?



So, das war’s erst einmal. Es wäre echt super wenn ihr mich erleuchten 
könntet ;)

[Unwichtig :0 (Gast)]

Cool will auch sowas. ;;;;;))))))))