erste Platine - Bitte um Feedback

[Roy (Gast)]

Hallo zusammen,

ich bräuchte ein bisschen Feedback zu einer Platine, die ich mit Eagle 
erstellt habe. Für mich sieht das soweit ganz gut aus, das ist aber 
leider meine erste. Ich würde also lieber auf euch, als auf mein Gefühl 
hören.
Das ganze soll ein Spannungswandler werden.

ein paar Erklärungen:
- Die ganze Platine hat ca die Maße 100x180mm. Da ich aber nur Eagle 
Light zur Verfügung habe, musste ich die Platine aufteilen. Die mit 
"B2B" bezeichnten Teile sind imaginär, die Leiterbahnen sollen in 
Wirklichkeit auf das entsprechende Gegenstück treffen.
- Der Plan war, dass auf TOP nur der eigentliche Kreis ist und auf BOT 
die Sensorbahnen, was leider nicht ganz geklappt hat. Die dicken Bahnen 
sollen ca 25A leiten, die dünnen sind für Sensoren.
- Groundflächen fehlen noch
- Die Luflinien beim zweiten Bild sind GND
- Die rechte Buchse liefert 12V für den MOSFET-Treiber
- Die untere Buchse ist die Eingangsspannung (50V)
- R01+R02+R03 sind die Ausgangswiderstände
- CAS_15 sind Stromsensoren (LEM)
- LR, LM sind Induktivitäten

Danke schon mal für euer Feedback


Gruß
Roy

[Chris R. (hownottobeseen)]

Hi,

Roy schrieb:
> Das ganze soll ein Spannungswandler werden.

Schau dir mal folgendes an:

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

sehr nützliche Tipps beim Boarddesign von Schaltwandlern.

LLC_out lässt sich locker einseitig lösen, was in der Produktion 
billiger wird und auch angenehmer zu Löten sein sollte.

Hier kannst du auch durch geschickteres Platzieren der Bauteile noch 
einiges an Platz sparen. Auf den ersten Blick: Dioden drehen, die Teile 
rechts oben nach rechts verschieben und schon ist die Leiterplatte 2cm 
kleiner.

Welche Ströme sollen fließen? Die Gleichrichter-Dioden sehen ziemlich 
dick aus, reicht die Leiterbahndicke?
auch bei den Signalen, bei denen kein nennenswerter Strom fließt spricht 
nicht viel dagegen, diese etwas dicker zu machen v.a. wenn man selber 
ätzt.

LLC_in: wenn es so ist wie ich denke, ist die Stromschleife des Wandlers 
sehr groß, siehe Link oben.

Beim Treiber (NCP5181) sind die Leiterbahnen sehr stark gedrängt, das 
geht deutlich schöner. Durch bessere Platzierung der Kondensatoren 
kannst du zudem alles auf einen Layer packen (C1 und C2 sehen mechanisch 
übrigens sehr groß aus, müssen die so dick sein?).

Brauchen M1 und M2 Kühlung? Wenn ja: lieber am Platinenrand und 
nebeneinander platzieren, damit sie (wenn möglich) einen Kühlkörper 
teilen können. Genauso kannst du hier die Leiterbahn vom linken Pin von 
M2 auf Top lassen, dafür die vom mittleren auf BOT - spart einen Via und 
damit eine Fehlerquelle...

Müssen die Buchsen so dran hängen? Sieht für meine Begriffe etwas 
komisch aus ;)
Genauso können die Leiterbahnen durchaus dicker sein.

Lad doch mal .brd und .sch hoch - vielleicht findet sich hier ein 
freiwilliger, der dir ein paar Verbesserungen einbaut :)

Edit: Willst du bei den Stromsensoren wirklich nur eine Wicklung 
verwenden?
Welche Ströme sind zu erwarten?


HTH

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

Chris R. schrieb:
> Lad doch mal .brd und .sch hoch
Besser noch: den Schaltplan zum Layout als Screenshot. Denn die *.brd 
und *.sch Dateien sind (nach Murphy) immer die falschen Versionen und 
können auf einem Tablet oder Smartphone nicht angeschaut werden...

[Roy (Gast)]

Danke für die ausführliche Antwort!

Die Kondensatoren waren noch alte Versionen und wurden ersetzt, die 
dünnen Leiterbahnen sind jetzt alle dicker.

Ich habe versucht, den Strompfad zu verkleinern, bin mir aber nicht 
sicher, wie erfolgreich das war. Mir fehlen wohl die Ideen. Ich probiere 
aber noch weiter.


Chris R. schrieb:
> Welche Ströme sollen fließen? Die Gleichrichter-Dioden sehen ziemlich
> dick aus, reicht die Leiterbahndicke?

Am Ausgang fließen ca 8A. Dort sollte die Leiterbahndicke passen. Sorgen 
habe ich im Resonanzkreis, da komme ich auf ca 25A. Ich kann die 
Leiterbahn aber nicht dicker als 1.7mm machen, weil ich sonst zwei Pins 
der MOSFETs mit einer Leiterbahn erwische.

Chris R. schrieb:
> Müssen die Buchsen so dran hängen? Sieht für meine Begriffe etwas
> komisch aus ;)

Hm ;)
Die sind eigentlich nur da, weil gerade Platz war.

Chris R. schrieb:
> Brauchen M1 und M2 Kühlung? Wenn ja: lieber am Platinenrand und
> nebeneinander platzieren, damit sie (wenn möglich) einen Kühlkörper
> teilen können.

Ich habe bisher keine Kühlung eingeplant, sicherheitshalber wäre das 
aber sicher nicht verkehrt. Nur habe ich dann nicht wieder das Problem 
mit den großen Stromschleifen?

Chris R. schrieb:
> Willst du bei den Stromsensoren wirklich nur eine Wicklung
> verwenden?
> Welche Ströme sind zu erwarten?

Das muss ich mir nochmal anschauen.

die .sch-Datei sieht teilweise etwas wüst aus, da habe ich es mit 
Pinswap übertrieben.

[MaWin (Gast)]

> Am Ausgang fließen ca 8A. Dort sollte die Leiterbahndicke passen. Sorgen
> habe ich im Resonanzkreis, da komme ich auf ca 25A. Ich kann die
> Leiterbahn aber nicht dicker als 1.7mm machen, weil ich sonst zwei Pins
> der MOSFETs mit einer Leiterbahn erwische.

Ich sag mal nö.

Das wird nicht funktionieren.

Die Platine ist für einen so schnell schaltenden Schaltregler mit so 
hohen Strömen komplett ungeeignet.

Auch an TO220 Gehäuse kann man dicke Leiterbahnen anschliessen, sie 
müssen ja nur in den letzten Millimetern dünn zulaufen (und bei 
Handbestückung könnte man dort den abgeknickten Anschlussdraht 
drüberlöten).

Dein Problem beginnt viel früher, beim Schaltplan, am Eingang kann man 
nicht einfach 50V anlegen mit meterlangen Kabeln, die haben eine viel zu 
hohe Induktivität als daß der Strom schnell genug ansteigen würde. An 
den Eingang, die MOSFETs, kommt DIREKT eine Batterie von allerbesten 
Elkos zur Stützung der Versorgungsspannung. Ein einzelner Elko wird 
nicht reichen.

Dann haben Dinger wie CAS15, wohl ein Stromsensor, absichtlich 3 
Anschlüsse auf jeder Seite, damit man die parallel schalten kann.

Allerdings hat der Stromsensor dort direkt am geschalteten Ende der 
Halbbrücke nichts zu suchen, er stört mit seiner Induktivität deinen 
Schwingkreis erheblich, denn er hat bestimmt weit mehr als 8.7uH.

Ich sag mal, du bist noch ein halbes Lehrjahr von so einer Lösung 
entfernt.

[Chris R. (hownottobeseen)]

Roy schrieb:
> Am Ausgang fließen ca 8A. Dort sollte die Leiterbahndicke passen.

Nein.
Eagle rechnet optimistisch, dort taugt die Leiterbahn an N$10 für ca. 
5A, siehe auch Leiterbahnbreite.

Roy schrieb:
> Ich habe bisher keine Kühlung eingeplant, sicherheitshalber wäre das
> aber sicher nicht verkehrt. Nur habe ich dann nicht wieder das Problem
> mit den großen Stromschleifen?

Wenn du es richtig machst, nicht.

Die Leitung zur Anode von D1 läuft durch das Pad von C1 -> kurzschluss,
C1, R7 und D1 sind ungünstig platziert, das geht deutlich schöner!
Hast du die Bauteile selbst gezeichnet? Nicht nötig, es gibt u.a. die 
Libs rcl. Wenn du selber zeichnest: Origin immer im Zentrum des Bauteils 
oder auf ein Pad, damit das RAster passt.

Die Pads von deinem NCP bzw. deren Drills sehen für meine Begriffe zu 
klein aus.

Schau dir übrigens nochmal das Datenblatt von den LEMs an, da steht ganz 
genau, wie man sie für welche Ströme anschließt. Da die LEM nur unnötig 
Induktivität und EMV-Probleme machen, warum nicht einen genug 
niederohmigen Shunt rein und potenzialfrei messen?

Ich jag dein Layout mal kurz durch EAGLE, um wenigstens ein paar wenige 
Dinge zu verbessern...

[Chris R. (hownottobeseen)]

Hi,

hier mal eine ganz ganz grober Verbesserungsvorschlag (!).
Die Stromschleife ist immer noch sehr groß, was mitunter am Stromwandler 
liegt.

HTH

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

Chris R. schrieb:
> was mitunter am Stromwandler liegt.
Wofür ist der überhaupt nötig?
Mich würde das "Wofür" dieser Schaltung interessieren...

Roy schrieb:
> Die dicken Bahnen sollen ca 25A leiten
Woher kommen die 25A?
Wie willst du die über die 680nF vom CR bekommen?
Und warum fehlt mir an diesem Schaltregler der Eingangskondensator?