Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Qualmender ATMEGA32U4


von Michael D. (joegi)


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In einem aktuellen Bastel-Projekt hatte ich evtl. eine Überspannung 
(jedenfalls hat ein verbauter ATMEGA32U4 plötzlich angefangen zu qualmen 
und der Kunstsoff des Gehäuses ist an einer Stelle geschmolzen. 
Glücklicherweise funktioniert er noch einwandfrei)! Ich hatte die 
Schaltung zu Testzwecken über Krokoklemmen und Kontaktpads mit 9V 
Spannung versorgt. Eine Klemme hatte ich an ein vorhandenes GND-Pad 
geklemmt und die Andere an ein "+"-Pad gehalten (nicht geklemmt)! Das 
funktionierte auch bis zu einem bestimmten Zeitpunkt ohne Probleme. Dann 
kam plötzlich der erwähnte Qualm. Eine Möglichkeit ist, dass ich eines 
von zwei Bauteilen, die nahe dem "+"-Pad angeordnet sind, mit der 
Krokoklemme berührt habe, und damit 9V in den 5V Stromkreis des ATMEGA 
eingekoppelt habe.
Da vielleicht aber auch noch andere Gründe in Betracht kommen, wollte 
ich nun die 5V-Spannung über eine Überspannungsschutzdiode absichern. Um 
Überspannungssituationen optisch zu erkennen, würde ich gerne eine 
Leuchtdiode (ohne Vorwiderstand) in Reihe mit der Schutzdiode schalten. 
Die Sperrspannung müsste sich dann m.E. aus der Addition von zu 
"schützender" Spannung und Vorwärtsspannung der LED ergeben, also würde 
ich bei abzusichernden 5V und einer LED mit 3,3V Vf eine Schutzdiode mit 
z.B. 8,55V wählen, und hätte dann eine max. Sapnnung von 5,25V!?

Ich habe auch noch den Schaltplan beigefügt. Die Versorgungsspannung von 
9V wird über die Kontakte "Vin0-1", "Vin0-2" und "Vin0-3", in beliebiger 
"+"/"-"-Kombination an den Kontakten, in die Schaltung eingespeist und 
dann mittels Schottky-Dioden ("SL22" und nicht wie im Schaltplan 
angegeben "SS22") auf definierte "+"/"-" Leiterbahnen "überführt"! Die 
mittels "Anvilex"-Konstantstromquelle ladenden Supercaps dienen der 
Überbrückung des Ausfalls der Versorgungsspannung.

Danke für die Antworten im Voraus!

von Michael D. (joegi)


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Ich hab' jetzt wohl den Grund für die Überlastung des ATMEGAs gefunden:
Beim Einschalten erzeugt der Pololu Regulator (S7V7F5; 5V) immer 
eine Ausgangsspannung nahe der Eingangsspannung. Für wie lange kann ich 
nicht sagen, da ich kein Oszilloskop besitze, aber mein Multimeter 
(Amprobe Am-510) zeigt nach dem Einschalten der 9V Versorgungsspannung 
(mit und ohne Last am Regulator) (sehr) kurzzeitig eine Ausgangsspannung 
von ~8V!

von Michael D. (joegi)


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Ich habe jetzt noch einmal mit einem älteren Multimeter gemessen, und 
dieses zeigt die ~8V nicht an. Evtl. ist die "Trägheit" des Displays des 
Amprobe Multimeters im Verhältnis zur Samplingrate so hoch, dass auch 
irrelevant kurze Spannungsspitzen angezeigt werden!?

von Roland E. (roland0815)


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Schon mal über 3,3V für den Chip nachgedacht?

von Stefan F. (Gast)


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Der Schaltplan ist grauenhaft. Ist das jetzt moden geworden, solche 
Suchbilder zu erstellen?

Da kann man gleich auf die Zeichnung verzichten und die Verbindungen als 
Excel Tabelle auflisten.

von Stefan F. (Gast)


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> würde ich gerne eine Leuchtdiode (ohne Vorwiderstand) in Reihe mit
> der Schutzdiode schalten.

So einfach geht das nicht. Die Leuchtdiode würde durchbrennen und die 
Schutzdiode (welche auch immer du meinst) würde ihre Funktion nicht 
erfüllen.

Es ist ja auch ziemlicher Quatsch, Überspannung anzuzeigen. Denn wenn 
die Spannung engelegt wird, ist das Gerät normalerweise bereits kaputt. 
Wenn du einen wirklichen Schutz vor Überspannung haben willst, dann nimm 
eine Zenerdiode und eine Sicherung oder benutze einen Spannungsregler.

von Won K. (Firma: Outside the Asylum) (the_sane)


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Michael D. schrieb:
> Ich habe auch noch den Schaltplan beigefügt.

Sorry, aber wo lernt man eigendlich solche Suchbilder zu zeichnen?

Solange Du die Vermutung hast, abgerutscht zu sein und Dir keine 
besseren Messgeräte zur Verfügung stehen ist es müßig über mögliche 
Einschaltspitzen zu philosophieren.
Tausch den Prozessor, auf diesen kannst Du Dich nichtmehr verlassen, und 
wart ab ob der Fehler im normalen Betrieb auch auftritt.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Hihi, das hab ich mir auch gedacht. Sieht aus wie malen nach Zahlen oder 
eine Auflistung der Pinbelegung, aber nicht wie ein Schaltplan. Ich habs 
nur aus diplomatischen Gründen nicht geschrieben, aber bin offenbar 
nicht der einzige, der so darüber denkt.

Wenn Du mit dem 5V-Regler Probleme hast, kannst Du den testweise gegen 
einen einfachen 7805 tauschen? Wieviel Leistung liegt auf den 5V, SMD?

Was ich aber nicht verstehe: Wenn das im laufenden Betrieb - also 
nachdem es bereits funktionierte - gequalmt hat, was hat das dann mit 
einem Spike beim Einschalten zu tun?

3V3 für den AVR geht bestimmt wegen den LEDs nicht.

Hast Du mal die Stromaufnahme des 5V-Teils gemessen, ohne daß Lasten wie 
die LEDs oder Motoren laufen? Ich vermute irgendwo einen Aufbaufehler 
wie eine Lötbrücke oder fehlerhaftes Routing. Der Schaltplan hat 
eigentlich nichts, was (außer den LEDs) eine hohe Treiberleistung 
besitzt oder den AVR stärker belasten könnte. Vorausgesetzt alle Teile 
sind okay. Also keine hart auf GND gezogenen Pins, die man 
fälschlicherweise auf Ausgang +5V programmieren könnte.

Eine LED in Serie zu einer Schutzdiode ist übrigens Müll. Damit 
reduziert man den möglichen Strom durch die Schutzdiode so sehr, daß sie 
ihre Funktion nicht mehr sicher erfüllen kann.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Es kann ja nicht so schwer sein Ueberspannungen zu vermeiden. Zumindest 
nach dem 2. Mal verwendet man einen Spannungsregler, sonst sollte man 
sich etwas Anderes ausdenken, Foerster, Baecker, Maurer, etwas groeberes 
auf alle Faelle.

von Michael D. (joegi)


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Oh D. schrieb:
> Es kann ja nicht so schwer sein Ueberspannungen zu vermeiden.
> Zumindest
> nach dem 2. Mal verwendet man einen Spannungsregler, sonst sollte man
> sich etwas Anderes ausdenken, Foerster, Baecker, Maurer, etwas groeberes
> auf alle Faelle.

Ich verwende doch einen Spannungsregler: POLOLU S7V7F5

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Michael D. schrieb:
> jedenfalls hat ein verbauter ATMEGA32U4 plötzlich angefangen zu qualmen
> und der Kunstsoff des Gehäuses ist an einer Stelle geschmolzen.
> Glücklicherweise funktioniert er noch einwandfrei

Ganz sicher stimmt hier was nicht. Der Kunststoff, aus dem IC-Gehäuse 
sind, ist nicht thermoplastisch, der schmilzt nicht, der verkokelt nur. 
Und das geschieht bei Temperaturen, bei denen der darin befindliche 
Halbleiter schon sehr lange sehr tot ist.

von Forist (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Da kann man gleich auf die Zeichnung verzichten und die Verbindungen als
> Excel Tabelle auflisten.

Nenn das Kind doch beim Namen: Eine graphisch unterstützte Netzlist.

Und zu allem Überfluss ist das Ding auch noch zugepflastert mit 
irgendwelchen Pinnummern sowie sinnlosen roten und schwarzen Kreuzen. 
:-(

Wen interessiert das?

von Michael D. (joegi)


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Rufus Τ. F. schrieb:
> Michael D. schrieb:
>> jedenfalls hat ein verbauter ATMEGA32U4 plötzlich angefangen zu qualmen
>> und der Kunstsoff des Gehäuses ist an einer Stelle geschmolzen.
>> Glücklicherweise funktioniert er noch einwandfrei
>
> Ganz sicher stimmt hier was nicht. Der Kunststoff, aus dem IC-Gehäuse
> sind, ist nicht thermoplastisch, der schmilzt nicht, der verkokelt nur.
> Und das geschieht bei Temperaturen, bei denen der darin befindliche
> Halbleiter schon sehr lange sehr tot ist.

s. Foto!

von Wolfgang (Gast)


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Michael D. schrieb:
> ATMEGA32U4_geschmolzen.jpg

Deine Löttechnik ist noch deutlich verbesserungswürdig. Guck dir mal an, 
was auf neudeutsch landläufig unter "drag soldering" verstanden wird.

Was ist da an Pin 25/26 und 30/31 los. Hast du da irgendwelche 
Litzenreste verbaut?

von Joe F. (easylife)


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Was ist das denn für ein eigenartiger Footprint?
Da sind einige Pads (auch ein VCC (38) und GND (39)) gar nicht 
vorhanden...

von Michael D. (joegi)


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Stefan U. schrieb:
> Der Schaltplan ist grauenhaft. Ist das jetzt moden geworden, solche
> Suchbilder zu erstellen?
>
> Da kann man gleich auf die Zeichnung verzichten und die Verbindungen als
> Excel Tabelle auflisten.

O.k., man muss schon ein wenig suchen, um die korrespondierenden Signale 
zu finden, aber bei Projekten mit übersichtlicher Anzahl an Signalen 
finde ich als Hobbyist es so übersichtlicher, als Leiterbahnen kreuz und 
quer zu ziehen.

von Michael D. (joegi)


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Wolfgang schrieb:
> Michael D. schrieb:
>> ATMEGA32U4_geschmolzen.jpg
>
> Deine Löttechnik ist noch deutlich verbesserungswürdig. Guck dir mal an,
> was auf neudeutsch landläufig unter "drag soldering" verstanden wird.
>
> Was ist da an Pin 25/26 und 30/31 los. Hast du da irgendwelche
> Litzenreste verbaut?

Ich bin halt Anfänger und löte SMD-Bauteile erst zum zweiten mal!

von Michael D. (joegi)


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Joe F. schrieb:
> Was ist das denn für ein eigenartiger Footprint?
> Da sind einige Pads (auch ein VCC (38) und GND (39)) gar nicht
> vorhanden...

Pin 38 ist nicht Vcc und Pin 39 ist nicht GND!

von Joe F. (easylife)


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Michael D. schrieb:
> Pin 38 ist nicht Vcc und Pin 39 ist nicht GND!

Ja, sorry. Hab im falschen Datenblatt geguckt (ATmega32L statt 
ATmega32U).
Asche auf mein Gehäuse.

von Michael D. (joegi)


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Michael D. schrieb:
> l

Bei "drag soldering" hätte ich Angst Lötbrücken zu erzeugen, deshalb 
löte ich jeden Pin einzeln mit einer sehr feinen Lötspitze. Am besten 
funktioniert es, wenn ich es schaffe einen kleinen Löttropfen direkt auf 
die Lötspitze zu bringen. Dieser Löttropfen lässt sich dann sehr leicht 
auf ein Pad/Pin "ableiten"! Das Löten mittels erhitzen des Pads und 
manueller Zugabe von Lötzinn (selbst 0,3mm Draht) ist umständlich! Kennt 
jemand Lötspitzen, bei denen man einfach einen Löttropfen an die Spitze 
bringt?

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Michael D. schrieb:
> Bei "drag soldering" hätte ich Angst Lötbrücken zu erzeugen,

Das Zauberwort lautet "Flussmittel".

von Michael D. (joegi)


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Daniel H. schrieb:
> Michael D. schrieb:
>> Bei "drag soldering" hätte ich Angst Lötbrücken zu erzeugen,
>
> Das Zauberwort lautet "Flussmittel".

Ich verwende auch Flussmittel, trotzdem gelingt es mir Lötbrücken (am 
ATMEGA) zu erzeugen (die ich nur selten wieder los werde)! Irgendwie 
scheint der Lötstopplack bei kleinem Pitch keinen guten Job zu machen!?
Ich habe mir allerdings gerade mal ein Video zum "drag soldering" 
angeschaut, und es scheint, dass ich keine Lötspitze mit feiner Spitze, 
sondern eine abgeflachte verwenden sollte!?

von Christian L. (cyan)


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Michael D. schrieb:
> Ich habe mir allerdings gerade mal ein Video zum "drag soldering"
> angeschaut, und es scheint, dass ich keine Lötspitze mit feiner Spitze,
> sondern eine abgeflachte verwenden sollte!?

Idealerweise nimmt man dafür eine Hohlkehle / Gullwing Lötspitze. Die 
sind nicht flach, sondern besitzen eine Vertiefung, um Lötzinn 
aufzunehmen.

von Michael D. (joegi)


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Christian L. schrieb:
> Michael D. schrieb:
>> Ich habe mir allerdings gerade mal ein Video zum "drag soldering"
>> angeschaut, und es scheint, dass ich keine Lötspitze mit feiner Spitze,
>> sondern eine abgeflachte verwenden sollte!?
>
> Idealerweise nimmt man dafür eine Hohlkehle / Gullwing Lötspitze. Die
> sind nicht flach, sondern besitzen eine Vertiefung, um Lötzinn
> aufzunehmen.

Danke für den Hinweis!

von Michael D. (joegi)


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Christian L. schrieb:
> Michael D. schrieb:
>> Ich habe mir allerdings gerade mal ein Video zum "drag soldering"
>> angeschaut, und es scheint, dass ich keine Lötspitze mit feiner Spitze,
>> sondern eine abgeflachte verwenden sollte!?
>
> Idealerweise nimmt man dafür eine Hohlkehle / Gullwing Lötspitze. Die
> sind nicht flach, sondern besitzen eine Vertiefung, um Lötzinn
> aufzunehmen.

Ich glaub' ich nehm' die (für meine ERSA icon pico)?:
http://www.amazon.de/L%C3%B6tspitze-Ersa-i-Tool-PowerWell-Hohlkehle/dp/B00EZ47OWE/ref=sr_1_3?ie=UTF8&qid=1462990927&sr=8-3&keywords=Hohlkehle+l%C3%B6t

von Michael D. (joegi)


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Michael D. schrieb:
> Christian L. schrieb:
>> Michael D. schrieb:
>>> Ich habe mir allerdings gerade mal ein Video zum "drag soldering"
>>> angeschaut, und es scheint, dass ich keine Lötspitze mit feiner Spitze,
>>> sondern eine abgeflachte verwenden sollte!?
>>
>> Idealerweise nimmt man dafür eine Hohlkehle / Gullwing Lötspitze. Die
>> sind nicht flach, sondern besitzen eine Vertiefung, um Lötzinn
>> aufzunehmen.
>
> Ich glaub' ich nehm' die (für meine ERSA icon pico)?:
> 
http://www.amazon.de/L%C3%B6tspitze-Ersa-i-Tool-PowerWell-Hohlkehle/dp/B00EZ47OWE/ref=sr_1_3?ie=UTF8&qid=1462990927&sr=8-3&keywords=Hohlkehle+l%C3%B6t

...oder besser eine mit grösserem Durchmesser?

von Jan M. (jan_m811)


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Was ist mit der Durchkontaktierung in der oberen Pin-Reihe auf dem Foto? 
Da werden doch auch zwei Pins gebrückt.

von Christian L. (cyan)


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Keine Ahnung. Da ich eine Weller habe, kann ich schlecht beurteilen, wie 
sich die unterschiedlichen ERSA Lötspitzen in der Praxis machen. 
Vielleicht hat ja jemand die Lötspitze und kann was dazu sagen.

Sollte aber auch keinen so großen Unterschied machen.

von Max P. (Gast)


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Kurwa, was machst du?

Wenn ich sowas sehe, frage ich mich immer warum die Leute nicht erstmal 
mit den guten alten DIP Gehäusen und 1206 Hühnerfutter anfangen, bis sie 
anständige Layouts produzieren und vernünftig Löten können.

Damit kann man sich doch anfangs eine Menge Frust sparen.

Die Leute in der LP Fertigung haben bestimmt irgendwo ne Pinnwand, wo 
solche Profi-Layouts wie das hier gesammelt werden ;)

von Michael D. (joegi)


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Jan M. schrieb:
> Was ist mit der Durchkontaktierung in der oberen Pin-Reihe auf dem Foto?
> Da werden doch auch zwei Pins gebrückt.

Die Durchkontaktierung hat Lötstopplack drauf! Ausserdem sind die Pins 
hochohmig!

von Michael D. (joegi)


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Ben B. schrieb:
> Hast Du mal die Stromaufnahme des 5V-Teils gemessen, ohne daß Lasten wie
> die LEDs oder Motoren laufen? Ich vermute irgendwo einen Aufbaufehler
> wie eine Lötbrücke oder fehlerhaftes Routing. Der Schaltplan hat
> eigentlich nichts, was (außer den LEDs) eine hohe Treiberleistung
> besitzt oder den AVR stärker belasten könnte. Vorausgesetzt alle Teile
> sind okay. Also keine hart auf GND gezogenen Pins, die man
> fälschlicherweise auf Ausgang +5V programmieren könnte.

Momentan läuft alles einwandfrei. Ich versorge die Schaltung aber 
momentan (seit dem Qualm-Vorfall) allerdings nur über USB mit Spannung, 
da ich auf bestellte Suppressor-Dioden gewartet habe. Heute sind diese 
(5V)eingetroffen, aber die schließen erst bei ca. 7V kurz, so dass damit 
nicht viel geholfen ist. Ich werde es jetzt wieder ohne irgendwelchen 
Schutz mit 9V und Spannungsregler versuchen, in der Hoffnung, dass der 
Fehler darin begründet liegt, dass ich aus Versehen (mir der 
Krokoklemme) 9V in den 5V-Stromkreis eingespeist habe!

von Wolfgang (Gast)


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Michael D. schrieb:
> Ich verwende auch Flussmittel, trotzdem gelingt es mir Lötbrücken (am
> ATMEGA) zu erzeugen (die ich nur selten wieder los werde)!

Notfalls kannst du überschüssiges Zinn mit Entlötlitze aufnehmen.

von Oliver R. (orb)


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Michael D. schrieb:
> Momentan läuft alles einwandfrei.

Das sieht nur so aus. Aus dem IC ist der magische Rauch entwichen ohne 
den es nicht funktioniert.
Der Prozessor ist tot und nur noch nicht umgefallen, bei der nächsten 
höheren Luftfeuchtigkeit bekommt er den Rest.

Du kannst nach dem Löten auch nochmal gute Entlötlitze drüber ziehen, 
dann sehen die Lötstellen auch besser aus.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Den Controller würde ich mit DEM Einschussloch austauschen. Auch wenn 
der im Moment noch funktionierend aussieht (alle Achtung, Respekt!), der 
hat definitiv Schaden genommen und das Gehäuse ist nicht mehr 
versiegelt.

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