Hi, Ich kämpfe immer wieder mit der Frage, wie genau eine GND plane aussehen soll, wenn man Leistungselektronik mit einbezieht. Grundsätzlich gilt nach allgemeinen Aussagen: Eine lückenlose GND Plane ist das beste, was man haben kann (außer ein paar Ausnahmen). Z.B https://resources.altium.com/p/splitting-planes-good-bad-and-ugly https://learnemc.com/some-of-the-worst-emc-design-guidelines https://www.ti.com/lit/an/slyt512/slyt512.pdf Nun gibt es aber z.B Hersteller wie STM32, wo beschrieben wird, dass für den ADC eine GND Island verwendet werden sollte. Das widerspricht ja gerade der lückenlosen GND Plane. Ebenfalls wird die lückenlose GND Plane immer auf High-Speed Schaltungen bezogen, aber praktisch nie mit zusätzlicher Leistungselektronik. High-Speed ist ja heutzutage jeder uC. Angehängt habe ich mal ein Beispiel eines Inverters mit uC. Der Inverter wird vom uC mit PWM angesteuert und der Strom sowie die Spannung wird analog gemessen und vom uC verarbeitet. Nun frage ich mich, wie hier die GND Plane aussehen sollte. Meine Idee würde folgendermaßen ausschauen: Planes: - Top Signal und GND Pour - GND Plane - Power Plane - Bot Signal und GND Pour Die Anordnung finde ich so in Ordnung, vielleicht hat jemand einen besseren Vorschlag. Dann würde ich zur Variante oben rechts tendieren, mit GND Island für den analogen Part sowie das Trennen von den hohen Strömen. Gemäß den allgemeinen Aussagen wäre aber Variante unten links zu bevorzugen, wobei natürlich alle digitalen Signalleitungen nicht über den Analogen Bereich gezogen werden dürfen, da der Rücklaufstrom direkt unter der Trace ist. Welche Variante würdet ihr in solch einem Fall wählen? Ist es sinnvoll, den hohen Strom Rücklaufpfad zu trennen? Edit: Der digitale Part sollte oben auch noch mit dem Inverter verbunden sein. Was noch gesagt werden muss, der analoge Part muss hier ja Traces zum Inverter haben, so dass der Rücklaufstrom um die GND Island muss. Das könnte evtl. schlechter sein.
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Was noch wichtig sein könnte ist, dass die Ströme beim Inverter nicht hochfrequent sind (FOC), also werden diese sicher durch die ganze GND Plane fließen, auch unter dem uC, wenn Variante unten links verwendet wird.
Bert S. schrieb: > Grundsätzlich gilt nach allgemeinen Aussagen: Eine lückenlose GND Plane > ist das beste, was man haben kann (außer ein paar Ausnahmen). Richtig. > Nun gibt es aber z.B Hersteller wie STM32, wo beschrieben wird, dass für > den ADC eine GND Island verwendet werden sollte. Das widerspricht ja > gerade der lückenlosen GND Plane. Kommt drauf an. Wenn alle Signalleitung über die Brücke der Insel laufen, ist das OK. > Ebenfalls wird die lückenlose GND > Plane immer auf High-Speed Schaltungen bezogen, aber praktisch nie mit > zusätzlicher Leistungselektronik. High-Speed ist ja heutzutage jeder uC. Naja. > Angehängt habe ich mal ein Beispiel eines Inverters mit uC. Der Inverter > wird vom uC mit PWM angesteuert und der Strom sowie die Spannung wird > analog gemessen und vom uC verarbeitet. Nun frage ich mich, wie hier die > GND Plane aussehen sollte. Meine Idee würde folgendermaßen ausschauen: > > Planes: > - Top Signal und GND Pour Ja, wobei die Flächenfüllung nicht zwingend nötig ist. > - GND Plane > - Power Plane > - Bot Signal und GND Pour Dito. > Dann würde ich zur Variante oben rechts tendieren, mit GND Island für > den analogen Part sowie das Trennen von den hohen Strömen. MÖÖÖÖP! Das ist die schlechteste aller Varianten! **Niemals Signale über Schlitze in Masseflächen führen!** Das gibt "nette" Koppelschleifen! > Gemäß den > allgemeinen Aussagen wäre aber Variante unten links zu bevorzugen, wobei > natürlich alle digitalen Signalleitungen nicht über den Analogen Bereich > gezogen werden dürfen, da der Rücklaufstrom direkt unter der Trace ist. Eben. Unten rechte wäre auch OK, WENN man die Signal oben über den Bogen der Massefläche laufen läßt. SO hab ich ein Designa bei uns auch aufgebaut, läuft ziemlich gut. > Welche Variante würdet ihr in solch einem Fall wählen? Ist es sinnvoll, > den hohen Strom Rücklaufpfad zu trennen? Ja, aber eher geometrisch als mit großen Schlitzen in Masseflächen.
Bert S. schrieb: > Was noch wichtig sein könnte ist, dass die Ströme beim Inverter nicht > hochfrequent sind (FOC), also werden diese sicher durch die ganze GND > Plane fließen, auch unter dem uC, wenn Variante unten links verwendet > wird. Wie kommst du darauf? Läuft dein Inverter mit 50 Hz Sinus? Oder eher schnell schaltenden Halbbrücken? Schon mal bedacht, wie die Ströme kommutieren? Und wie schnell? Selbst wenn das Ding nur mit 1kHz arbeiten würde, die Halbbrücken schalten mit 100ns, ggf. weniger! http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Zweckmässig ist die Einteilung in "Inseln": z.B. Logik , ADC und Leistung, jeweils mit der zugehörigen GND-Fläche darunter. Das geht oft auf einer Lage, weil man z.B. unter der ADC-Insel keinen Logik-GND vorsehen sollte, und der Leistungsteil sollte ebenso seinen eigenen GND haben (und braucht keinen Logik-GND). Diese GND-Flächen sollten selbstverständlich keine Unterbrechungen haben. Verbunden werden sollten die Flächen möglichst an einem Punkt, und über die Verbindung sollte möglichst kein Strom fliessen. Sowohl für Logik als auch für Leistung sollten die Leitungen für Hin- und Rückstrom dicht beieinander verlaufen, so dass die Schleife möglichst klein ist. Es geht nicht immer alles perfekt, jedes Layout ist ein Kompromiss, aber das beschriebene sollte man anstreben. Muss man davon abweichen sollte man wissen was man tut, z.B. Hin- und Rückstrompfade verfolgen. Georg
Ok, danke euch. Das ding ist, der Inverter ist für einen Servomotor, angesteuert mit 18kHz PWM und Stromregelung. Analog wird die Eingangsspannung und die Phasenströme gemessen. Wenn der Servomotor an einer Position bleibt, dann sind die Phasenströme ziemlich konstant (klar mit den 18kHz und Harmonischen aufgelagert, diese gehen direkt zu den Entkoppelkapazitäten), aber ein Teil des Stromes wird auch unter dem uC hindurchfließen in dieser Situation. Nun wäre also die GND Island hier sehr schlecht, da ich ja beim Inverter messen muss (Eingangsspannung und Phasenströme) und von daher wäre die ideale Situation unten links? Macht die GND Island nur sinn, wenn ich z.B einen Analogen Eingang von einem anderen Board verarbeite und nichts aus einem anderen Bereich messe? Falk B. schrieb: > MÖÖÖÖP! Das ist die schlechteste aller Varianten! > > **Niemals Signale über Schlitze in Masseflächen führen!** > > Das gibt "nette" Koppelschleifen! Das habe ich mir gedacht, jedoch nicht wirklich begründen können. Falk B. schrieb: > Wie kommst du darauf? Läuft dein Inverter mit 50 Hz Sinus? Oder eher > schnell schaltenden Halbbrücken? Schon mal bedacht, wie die Ströme > kommutieren? Und wie schnell? Selbst wenn das Ding nur mit 1kHz arbeiten > würde, die Halbbrücken schalten mit 100ns, ggf. weniger! > > http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler Ok, schaue ich mir mal an, danke.
Bert S. schrieb: > Nun gibt es aber z.B Hersteller wie STM32, wo beschrieben wird, dass für > den ADC eine GND Island verwendet werden sollte. Willst du einen eher grammatischen Disput hier machen? Der Knackpunkt ist (auch bei ST), daß GND-Potentiale gerade für den ADC möglichst solche sein sollten, wo keine Betriebsströme (wovon auch immer) drübergehen, so daß dort keine Spannung zwischen dem "eigentlichen" GND und dem Pin entstehen und damit die Wandlungsergebnisse beeinflussen. Denke mal daran, daß schon bei einem (nur) 10 Bit ADC bereits wenige mV ausreichen, um das LSB zu verfälschen. So ein LP-Layout ist immer projektabhängig und deshalb gibt es hier keinen generellen Kodex, nach dem man lediglich formalistisch vorzugehen hat, um richtige Resultate zu kriegen. Stattdessen ist ein wenig Vorstellungskraft und etwas Erfahrung nötig. Denke mal daran, daß jeder Leiterzug und auch jede Strecke auf einer GND-Fläche sowohl einen Widerstand als auch eine Induktivität darstellt. W.S.
Bert S. schrieb: > Ok, danke euch. > > Das ding ist, der Inverter ist für einen Servomotor, angesteuert mit > 18kHz PWM und Stromregelung. Analog wird die Eingangsspannung und die > Phasenströme gemessen. Wenn der Servomotor an einer Position bleibt, > dann sind die Phasenströme ziemlich konstant (klar mit den 18kHz und > Harmonischen aufgelagert, diese gehen direkt zu den > Entkoppelkapazitäten), Eben. > aber ein Teil des Stromes wird auch unter dem uC > hindurchfließen in dieser Situation. Warum? Das ist nicht zwingend. > Nun wäre also die GND Island hier sehr schlecht, da ich ja beim Inverter > messen muss (Eingangsspannung und Phasenströme) und von daher wäre die > ideale Situation unten links? Sicher. Diese Masseinseln sind in den meisten Fällen eine Illusion. Eine durchgängige Masse ist zu 99% die bessere Lösung. Die Minimierung der Störeinkopplung erfolgt durch sinnvolle Anordnung der Funktionsblöcke, eben indem man KEINE digitalen Leitung DURCH analoge Blöche führt. Ebenso keine Leisungspfade nah am Niederspannungsteil etc. Aber all das braucht keine Masseinseln oder Schlitze. > Macht die GND Island nur sinn, wenn ich z.B einen Analogen Eingang von > einem anderen Board verarbeite und nichts aus einem anderen Bereich > messe? Hä? > Falk B. schrieb: >> MÖÖÖÖP! Das ist die schlechteste aller Varianten! >> >> **Niemals Signale über Schlitze in Masseflächen führen!** >> >> Das gibt "nette" Koppelschleifen! > > Das habe ich mir gedacht, jedoch nicht wirklich begründen können. Zeichne den Signalstrom und Rückstrom über die Masse, dann siehst du das Desaster.
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W.S. schrieb: > daß jeder > Leiterzug und auch jede Strecke auf einer GND-Fläche sowohl einen > Widerstand als auch eine Induktivität darstellt. Blabla! Der Witz von Masseflächen ist ja, daß die sehr niederohmig und niederimpedant sind, wenn gleich nicht Null.
Falk B. schrieb: >> aber ein Teil des Stromes wird auch unter dem uC >> hindurchfließen in dieser Situation. Naja, beim blockieren des Servos mit einem hohen Strom stellt sich ein mehr oder weniger konstanter Phasenstrom ein (FOC), welcher eine grosse DC Komponente hat. Dieser sieht die GND Plane als eine Parallelschaltung vieler Widerstände und somit müsste auch ein nicht zu unterschätzender Anteil ganz links am Rand fließen. Gerade die Analogen Teile mögen das nicht. Ich lasse mich aber gerne belehren und probiere mal das Schema unten links. Evtl. sehe ich aber vor, die analoge Sektion ganz nach unten zu verfrachten und einen Schlitz in der GND Plane nur auf höhe der analogen Sektion zu ziehen und die Messsignale zum Inverter dann oberhalb dieses Schlitzes durchzuführen.
Falk B. schrieb: > Blabla! Der Witz von Masseflächen ist ja, daß die sehr niederohmig und > niederimpedant sind, wenn gleich nicht Null. Ach, höflich und sachlich wie immer? Also, der Witz von Masseflächen ist ja, daß diese (wenn ununterbrochen) nur sehr geringe Werte für R und L haben. Jede Unterbrechung und jeder Umweg erhöhen diese Werte. Und Null ist keiner. Sowas ist lediglich theoretisch. W.S.
Ich würde es mit unten rechts versuchen. An der Einschnürung hinter den Versorgungsreglern würde ich noch Elkos oder so vorsehen. Die Spannungsregler sollten vielleicht auch LC Filter haben. Dreckige digitale Signale räumlich vom Analogen zu trennen wurde oben erwähnt und das finde ich auch am universiellsten. Wenn man anfängt sich besonders clevere Inseln anzulegen übersieht man doch laut Murphy einen entscheidenden Strompfad und macht alles nur noch schlimmer. Und sei es auf irgendeiner inneren Lage. Wenn die IC dann noch ordentlich entkoppelt sind und gar keine riesigen Stromspitzen auf gnd fließen scheint mir das der beste Weg zu sein. Man könnte ja mal votings sammeln ;-)
Bert S. schrieb: > Naja, beim blockieren des Servos mit einem hohen Strom stellt sich ein > mehr oder weniger konstanter Phasenstrom ein (FOC), welcher eine grosse > DC Komponente hat. Dieser sieht die GND Plane als eine Parallelschaltung > vieler Widerstände und somit müsste auch ein nicht zu unterschätzender > Anteil ganz links am Rand fließen. Gerade die Analogen Teile mögen das > nicht. Du übertreibst. Von wieviel Ampere reden wir denn? Gerade wenn die Anordnung des Leistungspfads vom Eingang über Puffer-Elko zum Inverter NICHT durch den Analogteil geht, fließt da am Rand nur wenig Gleichstrom durch die Massefläche unter dem Analogteil und somit ist auch der Spannungsabfall dort SEHR gering. Da reden wir von nicht mal ner handvoll mV, wenn überhaupt! > Ich lasse mich aber gerne belehren und probiere mal das Schema unten > links. Evtl. sehe ich aber vor, die analoge Sektion ganz nach unten zu > verfrachten und einen Schlitz in der GND Plane nur auf höhe der analogen > Sektion zu ziehen und die Messsignale zum Inverter dann oberhalb dieses > Schlitzes durchzuführen. Klingt nach nem Plan. Nimm das Schema unten rechts und lass am Schlitz links und rechts je ca. 3mm blankes Kupfer stehen (Lötstopmaske). Dann kann man den Schlitz leicht mittels Kupferfolie zulöten und einen Vergleich machen.
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Danke euch, hat mir einige Fragen genommen. Werde dann berichten, wies es ging. Falk B. schrieb: > Klingt nach nem Plan. Nimm das Schema unten rechts und lass am Schlitz > links und rechts je ca. 3mm blankes Kupfer stehen (Lötstopmaske). Dann > kann man den Schlitz leicht mittels Kupferfolie zulöten und einen > Vergleich machen. Super plan, werde ich machen und dann mal die Strommessung vergleichen.
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Wie immer – es kommt darauf an. Allerdings kann man schonmal zwei Dinge festhalten: Die Varianten rechts (sowohl oben als auch unten) solltest du ganz schnell vergessen. Wenn dir jemand so etwas in dein Design einbaut, dann schlage ihn bitte ausreichend lange und mit aller Kraft und gerne auch unter Zuhilfenahme z.B. eines Knüppels. Warum: Sobald du auf deiner Cu-Fläche zwei Punkte A und B hast, und zwischen denen eine Potentialdifferenz (auch Spannung ungleich Null genannt) besteht, fließt so oder so auch ein entsprechender Ausgleichstrom. Oder, je nach Kausalitätsrichtung, ruft ein fließender Strom eine entsprechende Potentialdifferenz hervor. Dagegen kannst du nichts machen. Das beste, was du tun kannst, ist es, die Impedanz zwischen den Punkten A und B so gering wie mögich zu halten, und mit einer durchgehenden Fläche bist du da am technisch machbarem Maximum angelangt. Bei einer niedrigen Impedanz rufen auch große Ströme nur eine niedrige Potentialdifferenz hervor. Wenn du jetzt anfängst, eine Barriere zwischen A und B einzuziehen, dann muß der Strom halt um diese Barriere herumfließen. Das erhöht deine Impedanz nur, und damit erhöhst du die Potentialdifferenz dort, wo du sowas nicht haben willst. Wenn du solche Stromflüsse wirklich komplett unterbinden willst, dann brauchst du eine echte galvanische Trennung. Das mußt du deine Signale isolieren (Digitalisolatoren, Isolierverstärker usw.), brauchst galvanisch getrennte Spannungsversorgungen, usw. Ich habe mal rasch was zusammengeklöppelt was hoffentlich aufzeigt, warum du immer eine niedrige Masseimpedanz haben willst: Du hast rechts eine Signalquelle und links wird das Signal weiterverarbeitet. Außerdem wird die Masse, auf der der Signalstrom wieder zurückkommt, als impedanzbehaftet angenommen. Die Signalquelle liefert eine bestimmte Spannung. Und jetzt überleg mal ganz scharf, was für ein Signalpegel an der Auswertung links ankommt (Tipp: Schau dir den Maschensatz an). Ich habe übrigens schon gesehen, daß ein Mikrocontroller einen Endlagenschalter nicht mehr korrekt auswerten konnte (5V), und ein Motorsteuergerät daß einen Nockenwellensensor nicht mehr auswerten konnte. Alles wegen genau dieses Problems.
Wühlhase schrieb: > Wie immer – es kommt darauf an. Ich gebe dir da recht. Wenn man keine Ahnung hat, dann nimmt man am besten eine einzige Massefläche. Da ist die Wahrscheinlichkeit für grobe Fehler am geringsten. Wenn man dann noch die Blöcke räumlich trennt hat man schon halb gewonnen. Wenn der TE es wirklich wissen will, muss er das komische Ding zwischen seinen Ohren benützen, und sich überlegen, wie genau der Strom in seiner Schaltung fliesst (ja die kennen wir nicht - und ja, das ist wirklich anstrengend!). Wenn da z.B eine Verbindung vom uC zum Audioteil eingezeichnet ist, dann sind das wahrscheinlich reine Logiksignale, die hochohmige CMOS Eingänge treiben - da fliesst schon mal nur sehr wenig Strom, dass lässt sich im Zusammenhang mit Audio oft vernachlässigen, wenn man vielleicht noch ein R einbaut...
Wühlhase schrieb: > Allerdings kann man schonmal zwei Dinge festhalten: > Die Varianten rechts (sowohl oben als auch unten) solltest du ganz > schnell vergessen. Wenn dir jemand so etwas in dein Design einbaut, dann > schlage ihn bitte ausreichend lange und mit aller Kraft und gerne auch > unter Zuhilfenahme z.B. eines Knüppels. Nanana! Unten links ist eine durchgehende Massefläche, das ist in den allermeisten Fällen die richtige Wahl. Natürlich kann man es sich damit immer noch versauen, wenn man die Funktionsblöcke und Leitungen falsch legt. Unten rechts ist OK, WENN man die Leitungen NICHT über den Schlitz führt. Damit erreicht man zusätzlich zur Massefläche ein Art sternförmige Masseführung. > Sobald du auf deiner Cu-Fläche zwei Punkte A und B hast, und zwischen > denen eine Potentialdifferenz (auch Spannung ungleich Null genannt) > besteht, fließt so oder so auch ein entsprechender Ausgleichstrom. Und woher soll diese Spannung hier kommen? > Wenn du jetzt anfängst, eine Barriere zwischen A und B einzuziehen, dann > muß der Strom halt um diese Barriere herumfließen. Aber nur dann, WENN der Strom dort wirklich lang muss! Das ist, soweit man die Skizze interpretieren kann, nicht der Fall, weil sich alles mehr oder minder sternförmig am Leistungseingang trifft. > Wenn du solche Stromflüsse wirklich komplett unterbinden willst, dann > brauchst du eine echte galvanische Trennung. Nein, das allein ist es nicht. Siehe oben. Außerdem wird das IMO viel zu oft als Fetisch und Universallösung benutzt, um die nicht verstandenen Effekte irgendwie in den Griff zu kriegen. > Ich habe mal rasch was zusammengeklöppelt was hoffentlich aufzeigt, > warum du immer eine niedrige Masseimpedanz haben willst: Das stellt aber nicht das Problem des OPs dar. Der hat einen Leistungskreis und einen empfindlichen Mess- und Steuerkreis. > Ich habe übrigens schon gesehen, daß ein Mikrocontroller einen > Endlagenschalter nicht mehr korrekt auswerten konnte (5V), und ein > Motorsteuergerät daß einen Nockenwellensensor nicht mehr auswerten > konnte. Alles wegen genau dieses Problems. Nana, bitte mal jetzt nicht hysterisch werden und überall Gespenster zu sehen!
Bert S. schrieb: > Grundsätzlich gilt nach allgemeinen Aussagen: Eine lückenlose GND Plane > ist das beste, was man haben kann Nö, das ist die schlechteste aller Varianten. Das ist nämlich eine große Erdschleife. Nur bei geringen Anforderungen kann man das machen. Sobald Audio, Meßaufgaben oder Ampere nötig sind, fällt man damit auf die Nase. Ich hatte mal nen MP3-Player, der pfiff schön in den Signalpausen, war bestimmt mit einer durchgehenden Plane. Oftmals sind trotz GND-Inseln sogar galvanische Trenner nötig, um Störungen durch GND-Schleifen zu eliminieren.
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Peter D. schrieb: > Nö, das ist die schlechteste aller Varianten Und wieso jetzt dieser Widerspruch? Genau das macht es so verwirrend. Hier habe ich mal noch was interessantes gefunden: https://electronics.stackexchange.com/questions/306862/should-i-really-divide-the-ground-plane-into-analog-and-digital-parts/306896#306896 Gerade im Audiobereich scheint man völlig gegen eine massive GND Plane zu sein, das würde aber wiederum bedeuten, dass die Ströme des Inverters doch einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf die analogen Komponenten haben könnte. Ich werde wohl zwei Varianten bestellen, einmal mit Schlitz und einmal ohne und dann vergleichen. Für den Inverter wäre evtl. auch ein separater return Pfad zu den Bulk Caps sinnvoll?
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Peter D. schrieb: >> Grundsätzlich gilt nach allgemeinen Aussagen: Eine lückenlose GND Plane >> ist das beste, was man haben kann > > Nö, das ist die schlechteste aller Varianten. Das ist nämlich eine große > Erdschleife. So ein Käse! Peter, was ist mit dir los? > Nur bei geringen Anforderungen kann man das machen. Sobald > Audio, Meßaufgaben oder Ampere nötig sind, fällt man damit auf die Nase. > Ich hatte mal nen MP3-Player, der pfiff schön in den Signalpausen, war > bestimmt mit einer durchgehenden Plane. AUA! Märchen aus 1001 Nacht, und dann nicht mal mit gesicherten Erkenntnissen! > Oftmals sind trotz GND-Inseln sogar galvanische Trenner nötig, um > Störungen durch GND-Schleifen zu eliminieren. Das ist so allgemein schlicht falsch! In einigen Fällen KANN das so sein, meistens eher nicht.
Bert S. schrieb: > Für den Inverter wäre evtl. auch ein separater return Pfad zu den Bulk > Caps sinnvoll? Nein.
Bert S. schrieb: > Und wieso jetzt dieser Widerspruch? Genau das macht es so verwirrend. Genau das sichert unsere Arbeitsplätze. > Gerade im Audiobereich scheint man völlig gegen eine massive GND Plane > zu sein, (...) Dort favorisiert man noch die Sternförmige Masse, aus den hochohmigen Röhrenzeiten. Röhren klingen überhaupt besser, nicht so hart wie Digitaltechnik, und beim Kupfer kommt es auf den Sauerstoffgehalt an ;-) Wenn Du mit Deinem Design durch eine EMV-Prüfung musst, dann vermeide Schlitze in der Massefläche. Getrennte Strompfade kann man durch das Layout erreichen. So ein Halbleiterhersteller schreibt viel in seinen Appnotes, aber das muss ja nicht in Serie laufen. Diese Dokumente werden auch keineswegs nur von Jim Williams und Bob Pease verfasst, da sind auch eine Menge Autoren dabei, die weniger von der Materie verstehen als Du.
Masseinseln sind prinzipiell schon ein Werkzeug um Störungen weiter zu minimieren. Es ist eben ein Tiefpass Filter. Die Verbindung der Flächen darf tendenziell gerne dünner sein um die Induktivität zu erhöhen. Die Breite der Lücke bestimmt den parasitären C-Anteil. Den will man minimal halten. Deswegen ist das Masselayout oben rechts sagen wir mal potentiell schon das beste. ABER wenn man das macht darf eben keine Signalleitung die Lücke kreuzen. Wurde ja schon erklärt. Nur das ist auf dem Bild das Problem. Oft sind Inseln bei korrekter Signalführung nicht nötig. Bei schlechter Signalführung verschlimmbessern sie alles nur.
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Hallo Soul E. schrieb: > Bert S. schrieb: > >> Und wieso jetzt dieser Widerspruch? Genau das macht es so verwirrend. > > Genau das sichert unsere Arbeitsplätze. Die Aussage von Soul E. trifft leider oft genug die Realität und irgendwie wird im Netz und in Fachbüchern auch wenig dagegen unternommen. Es werden zwar die Grundsätzliche Überlegungen und die Physik dahinter vorgestellt aber wenn es dann in die echte Praxis (sprachlich unschön aber damit dürfte klar ist was gemeint ist) geht sind die "Anleitungen" sehr dünn gesät und der Erklärungen bzw. Begründungen oft sehr "Wisch-Waschi" bzw. Ideal Theoretisch (=> praxisfern). Da ist dann z.B. von "Stromschleifen" die Rede die aber nicht am praktischen Produktbeispielen, möglichst noch wie man sie erkennt, misst und letztendlich -praktisch- vermeidet erklärt werden. Dann kommt "gerne" die HF mit ins Spiel, das verhindern von Kopplung, von Brummschleifen und so viel anderes in wechselnder Ausprägung und Relevanz was aber als Gesamtkunstwerk eigentlich nie wirklich erklärt wird. Ganz "lustig" wird es bei EMV - klare Aussagen wie man "es" genau bei dieser "einen" Schaltung macht macht findet man "nie". Oft kommt dann dieser sehr "hilfreiche" (eben nicht sondern oft frustrierende, ausschließende, fernhaltende) Satz: Erfahrung, Ausprobieren, Messen, Spezialisten der EMV Dienstleisters helfen und so weiter... Extrem hilfreich für einen motivierten Hobbyisten der es richtig machen will. Und EMV hat ja viel mit Masse, GND, Erde usw. zu tun - wobei schon die zuletzt erwähnten Begrifflichkeiten alle zusammenhängen aber doch verschieden sind. Mir kommt es so vor als wenn die (wohl wenigen) Leute die wirklich wissen wie eine Platine und dort besonders was mit GND (und was dazu gehört) zusammenhängt designend wird gewollt ihr wissen und eine praxisrelevanten "Anleitung" (also eben genau nicht das Lehrbuchwissen und die Physik das oft so schwierig in die Realität einzubinden ist -1001 Parameter und "Zufälle") nicht weitergeben. Als Hobbyist steht man da schnell auf den trocknen und ahmt einfach nur noch (ohne zu wissen warum es so und nicht anders gemacht wird), bzw. geht nach trail und error vor (und kommt dann ebenfalls irgendwann zu dieser dummen und nicht hilfreichen "Erfahrung" Aussage) oder meist: Macht Fehler die nicht erkannt werden bzw. die Schaltung funktioniert einfach nicht obwohl das alles "richtig" (eben nicht, aber man hat keine Chance seine Fehler überhaupt zu erkennen da niemand es mal erklärt bzw. aufzeigt wie die Fehler ausfindig gemacht werden) gemacht hat. Und das ist einfach im höchsten Maße Egoistisch - Leute (gerade die Spezialisten aus der Praxis) gebt doch euer Wissen an die Hobbygemeinde weiter - wir Hobbyisten werden euch bestimmt keinen Designauftrag geben wenn wir nicht weiter kommen (Weilunbezahlbar, aber nicht nur das...) aber die Profis die euch Aufträge geben (bzw. als AG bezahlen) werden euer Einkommen trotzdem sichern und nicht anfangen das alles selbst zu machen nur weil sie endlich mal Zugang zu guten Anleitungen hätten...
Soul E. schrieb: > vermeide Schlitze in der Massefläche https://www.google.com/search?&q=Schlitzantenne
Dieter D. schrieb: > Masseinseln sind prinzipiell schon ein Werkzeug um Störungen weiter zu > minimieren. Es ist eben ein Tiefpass Filter. So ein Unsinn! > Die Verbindung der Flächen > darf tendenziell gerne dünner sein um die Induktivität zu erhöhen. Jaja, von 10nH auf 10,2nH. Mann O Mann! > Die > Breite der Lücke bestimmt den parasitären C-Anteil. Den will man minimal > halten. Deswegen ist das Masselayout oben rechts sagen wir mal > potentiell schon das beste. Nö. > ABER wenn man das macht darf eben keine > Signalleitung die Lücke kreuzen. Wurde ja schon erklärt. Nur das ist auf > dem Bild das Problem. Oft sind Inseln bei korrekter Signalführung nicht > nötig. Bei schlechter Signalführung verschlimmbessern sie alles nur. AHA! Da kommen wir der Sache schon näher!
Soul E. schrieb: > Wenn Du mit Deinem Design durch eine EMV-Prüfung musst, dann vermeide > Schlitze in der Massefläche. Die Betonung liegt auf "in", d.h. die Masse geht hinter dem Schlitz wieder zusammen. Das sollte man nicht machen. Eine Insel ist aber nur an einer Stelle angeschlossen, da besteht keine Gefahr für den EMV-Test. Im Gegenteil, die EMV wird besser. Ich hatte mal ne Plane in einem 15kV Netzteil. Bei einem Überschlag in der Röntgenquelle ist nicht nur die CPU abgestürzt, sondern der Flash wurde geändert. Es lief also erst wieder nach neu Programmieren. Im korrigierten Layout war der Digitalteil um die CPU herum als Insel geroutet. Ergebnis, die CPU stürzte nicht mehr ab und konnte die HV wieder langsam hochrampen. Wennn ich die Insel-Variante empfehle, dann basiert das auf langjähriger Erfahrung. Wer das ignorieren will, muß mit den Folgen leben. Es kann mir ja herzlich egal sein. Mancher muß eben seine Fehler selber machen. Altium unterstützt sogar diese Inseltechnik, indem man verschiedene GND-Netze anlegen kann, die man dann an einer Stelle über ein Net-Tie verbindet. Aber wahrscheinlich sind die bei Altium auch nur solche Besserwisser, wie ich. Leistungs-FETs haben oft einen 4. Anschluß für den GND zum Treiber-IC (Kelvin-Source). Der Grund ist auch, daß der Ausgangsstrom nicht gemeinsam über den GND der Steuerung fließen darf.
Peter D. schrieb: > Wennn ich die Insel-Variante empfehle, dann basiert das auf langjähriger > Erfahrung. Wer das ignorieren will, muß mit den Folgen leben. Es kann > mir ja herzlich egal sein. Mancher muß eben seine Fehler selber machen. Deine Erklärungen dazu sind aber einfach nur Unsinn. Selbst wenn es in deiner Praxis Fälle gibt, wo die "Insel" einen Vorteil bringt. Aber ohne halbwegs gescheite Erklärung bleibt es blindes Nachplappern, Nachbauen und hoffen, daß es schon irgendwie funktioniert. >Altium unterstützt sogar diese Inseltechnik, indem man verschiedene >GND-Netze anlegen kann, die man dann an einer Stelle über ein Net-Tie >verbindet. Aber wahrscheinlich sind die bei Altium auch nur solche >Besserwisser, wie ich. Die Jungs bei Altium schreiben CAD-Software und stehen nicht im Labor. Wenn die eine Funktion einbauen, dann weil es ihnen gesagt wurde. Nicht zwingend, weil sie diese brauchen oder für richtig finden. >Leistungs-FETs haben oft einen 4. Anschluß für den GND zum Treiber-IC >(Kelvin-Source). Nö. Die Teutonen nennen es Vierdrahtanschluß. Die Angelsachsen Kelvin connection. >Der Grund ist auch, daß der Ausgangsstrom nicht >gemeinsam über den GND der Steuerung fließen darf. Das ist ein ähnliches Problem, aber keine Insel.
Auch wenn wahrscheinlich gleich jemand sagen wird, dies sei doch nur reines Klugge5ch31553 ohne echten Sachbezug, schreibe ich es dennoch mal - u.a. weil sich nicht speziell hierauf beziehend: Diese (v. D. so benannten) "Kämpfe" sind meist unumgänglich. :-) Bert S. könnte im Beitrag #6956507 auch geschrieben haben: > Ich kämpfe immer wieder mit der Frage, wie genau der GND-Aufbau > bzw. die GND-Führung bei Layouts - und vor allem wenn man eben > Analog. u./o. Digital- u./o. Power- Anteile gleichzeitig drauf- > kriegen möchte - im besten Fall aussehen sollte. Diese Fragestellung ist allgemeiner - und erlaubt deshalb auch eine (sozusagen pauschalisierte) allgemeinere Antwort: Es kommt immer darauf an. Die "richtige" Lösung ist fallabhängig und sollte am besten immer detailliert ausgearbeitet werden. (Deswegen widersprechen vermeintlich allgemeingültige Aussagen gar so oft und gern den bzgl. spezifischer Fälle getroffenen.) Dies betrifft längst nicht nur Mixed-Signal(+Power) - Layouts. Du hast einige sehr hilfreiche Stellungnahmen erhalten, so daß Dir das gerade von mir gesagte vermutlich eh schon klar wurde - aber falls eben nicht, ...
gscheidhaferl schrieb: > Diese Fragestellung ist allgemeiner - und erlaubt deshalb auch > eine (sozusagen pauschalisierte) allgemeinere Antwort: > > Es kommt immer darauf an. Die "richtige" Lösung ist fallabhängig > und sollte am besten immer detailliert ausgearbeitet werden. Und was soll man mit so einer Aussage anfangen? Ohne Regeln und Gesetze gar nichts! Eine der Regeln lautet: Keine Signal über Schlitze in der Massefläche führen.
Falk B. schrieb: > Aber ohne > halbwegs gescheite Erklärung bleibt es blindes Nachplappern, Nachbauen > und hoffen, daß es schon irgendwie funktioniert. Und wo ist da jetzt der Unterschied zu deinen Pauschalaussagen? Falk B. schrieb: > Eine > durchgängige Masse ist zu 99% die bessere Lösung. Falk B. schrieb: > Unten links ist eine durchgehende Massefläche, das ist in den > allermeisten Fällen die richtige Wahl. Falk B. schrieb: > **Niemals Signale über Schlitze in Masseflächen führen!** Klar kann man das machen wenn man weiß was man tut. Oft reicht eine zeitliche Trennung. Also die Datenübertragung zu einem anderen Zeitpunkt machen wie den Analogkram. Eine Ruhepause halten für den ADC/DAC/... Falk B. schrieb: >>Leistungs-FETs haben oft einen 4. Anschluß für den GND zum Treiber-IC >>(Kelvin-Source). > > Nö. Die Teutonen nennen es Vierdrahtanschluß. Die Angelsachsen Kelvin > connection. Offensichtlich noch nicht nach "Kelvin-Source" gegoogelt. Aber eines muss ich dir zu Gute halten: Die Faustregel mit der durchgehenden Massefläche funktioniert tatsächlich sehr gut. Ebenso stimmt folgender Rat: Falk B. schrieb: > Die Minimierung der > Störeinkopplung erfolgt durch sinnvolle Anordnung der Funktionsblöcke, > eben indem man KEINE digitalen Leitung DURCH analoge Blöche führt. > Ebenso keine Leisungspfade nah am Niederspannungsteil etc. Aber dazu Falk B. schrieb: > Aber nur dann, WENN der Strom dort wirklich lang muss! Das ist, soweit > man die Skizze interpretieren kann, nicht der Fall, weil sich alles mehr > oder minder sternförmig am Leistungseingang trifft. würde mich mal eine Simulation oder Ähnliches interessieren. Der Rückstrom über die Masse fliest in dieser Massefläche nicht nur in einer geraden Linie mit breite Null sondern hat eine Ausdehung. Klar, das ist ein Gradient, also in direkter Verbindung fließt der größte Strom, aber etwas daneben wird der Strom auch nicht sofort Null. Und weil das mit irgendeiner Funktion abfällt, wird der Strom sogar nie Null. Also selbst wenn man eine große Platine hat und der Strom dort nur zwischen den Punkten A und B fließen muss, dann müsste trotzdem überall in der ganzen Platine ein Strom fließen - wenn auch nur minimal. Das ist ja auch das Prinzip von Sheet-Resistance. Jedenfalls weil das so ist, muss es auch so sein, dass sich mehrere Ströme überlagern. Selbst wenn sich die geraden Verbindungen der jeweiligen Quellen und Senken nicht kreuzen. So eine Überlagerung würde man mit Inseln natürlich verhindern. Und dafür andere Nachteile in Kauf nehmen. Ich fände es interessant irgendwie (Simulation, ...) zu sehen wie stark solche Überlagerungen und Einkopplungen sind und wie sehr das vom Abstand abhängt. Einfach um Erfahrungwerte zu bekommen. Reicht es schon die Baugruppen 10 cm auseinander zu setzen oder würden 12 cm nochmal einen riesigen unterschied machen? Oder wären schon 2 cm Abstand eine gute Trennung? Kennt ihr ein Paper oder so in dem das mal gezeigt wurde?
Falk B. schrieb: > Unten links ist eine durchgehende Massefläche, das ist in den > allermeisten Fällen die richtige Wahl. Natürlich kann man es sich damit > immer noch versauen, wenn man die Funktionsblöcke und Leitungen falsch > legt. Gegen die durchgehende Massefläche würde ich auch nie was sagen. Die ist meistens ok. ;) Falk B. schrieb: > Unten rechts ist OK, WENN man die Leitungen NICHT über den Schlitz > führt. Damit erreicht man zusätzlich zur Massefläche ein Art > sternförmige Masseführung. Ja...WENN. Wenn man gar keine Leitung auf die andere Schlitzseite führt. Nicht nur, aber vor allem massereferenzierte Analogsignale willst du auch nicht um den Schlitz herumführen. Falk B. schrieb: > Und woher soll diese Spannung hier kommen? Wie wäre es mit fließendem Strom? Besonders solche Inverterströme, um mal beim Beispiel des TS zu bleiben. Falk B. schrieb: > Aber nur dann, WENN der Strom dort wirklich lang muss! Das ist, soweit > man die Skizze interpretieren kann, nicht der Fall, weil sich alles mehr > oder minder sternförmig am Leistungseingang trifft. Nein, nicht unbedingt nur dann. Wenn du z.B. in der Graphik vom TS an einem Punkt östlich des Schlitzes am südlichen Rand eine Verbindung zu deiner Steuerung ziehen willst, dann verschiebt dir ein Inverterstrom dein Bezugspotential genauso. Dann hast du genau den Fall, den ich in meinem Post oben skiziert habe. Falk B. schrieb: > Das stellt aber nicht das Problem des OPs dar. Der hat einen > Leistungskreis und einen empfindlichen Mess- und Steuerkreis. Nun, einen Aspekt davon, aber sicher doch. Siehe Absatz darüber. Das Problem des TS ist ja, daß er die Frage nach Masseflächen ein für alle Male beantwortet haben will. Ich habe aber meine Zweifel, daß er das bekommen wird. Falk B. schrieb: > Nana, bitte mal jetzt nicht hysterisch werden und überall Gespenster zu > sehen! Nun ja, das sind halt Gespenster die ich bereits gesehen habe. Das denke ich mir nicht aus und hat insofern auch nix mit Hysterie zu tun. Aber daß ich jemals mit dir über dieses Thema diskutieren würde, hätte ich auch nicht gedacht. :D
@Falk dazu kannst du Unsinn sagen wie du willst. So habe ich es vor 2 Jahren an der TU gelernt und wir haben das anhand von Experimenten nachvollzogen. Es deckt sich auch mit den Grundlagen passiver integrierter Bauelemente. Auch wenn man das natürlich nicht ohne weiteres gleichsetzen kann wegen unterschiedlicher Größenordnungen. Die Prinzipien bleiben aber gleich. Bestimmte Formen führen zu Induktivitäten oder Kapazitäten. Die sind entweder parasitär oder gewollt. Wer damit umgehen kann nutzt sie als Werkzeug. Wer es nicht kann schreit „UNSINN 1!1.!!“
Hobbyist schrieb: > Und das ist einfach im höchsten Maße Egoistisch - Leute (gerade die > Spezialisten aus der Praxis) gebt doch euer Wissen an die Hobbygemeinde > weiter - wir Hobbyisten werden euch bestimmt keinen Designauftrag geben > wenn wir nicht weiter kommen (Weilunbezahlbar, aber nicht nur das...) > aber die Profis die euch Aufträge geben (bzw. als AG bezahlen) werden > euer Einkommen trotzdem sichern und nicht anfangen das alles selbst zu > machen nur weil sie endlich mal Zugang zu guten Anleitungen hätten... Heul nicht rum, sondern lies dich in die Materie ein. Die Leute, die sich damit auskennen, haben jahrelang studiert und sich mit dem Kram eine Ewigkeit beschäftigt. Und selbst die sind sich trotzdem nicht immer einig. Unwillig sich mit etwas zu beschäftigen, und stattdessen dann von anderern fordern die harten Brocken in mundgerechten Häppchen vorzukauen zu lassen, sowas habe ich gern. Solche Typen muß man zurücklassen.
Dieter D. schrieb: > @Falk dazu kannst du Unsinn sagen wie du willst. So habe ich es vor 2 > Jahren an der TU gelernt und wir haben das anhand von Experimenten > nachvollzogen. Nö, mit den Masseinseln hat der Falk schon recht. Ich hab zwar keine Ahnung was ihr da für Experimente gemacht habt (die würden mich aber tatsächlich mal sehr interessieren), aber "ich habe mal gelernt" ist nicht "ich habe verstanden".
Gustl B. schrieb: > Ich fände es interessant irgendwie (Simulation, ...) zu sehen wie stark > solche Überlagerungen und Einkopplungen sind und wie sehr das vom > Abstand abhängt. Jain. Simulationen sind sicher wichtig, aber nicht immer realistisch. Man kann jeden Unsinn simulieren und schöne bunte Bilder erzeugen und glauben, das ist wirklich so. Bei Simulationen muss man viel mehr fragen, wo deren Grenzen und Fehler liegen! > Einfach um Erfahrungwerte zu bekommen. Reicht es schon > die Baugruppen 10 cm auseinander zu setzen oder würden 12 cm nochmal > einen riesigen unterschied machen? Oder wären schon 2 cm Abstand eine > gute Trennung? Diese Erfahrung sammelt man nur in der Praxis. Wenn man Zeit und Lust hat, mit den entsprechenden Experimenten und Vergleichsmessungen. Wer zu gutgläubig den Simulationsergebnissen vertraut, macht was falsch und fällt irgend wann mal auf die Nase. https://www.edn.com/bob-pease-didnt-hate-spice-simulations/
Gustl B. schrieb: > Falk B. schrieb: >> **Niemals Signale über Schlitze in Masseflächen führen!** > > Klar kann man das machen wenn man weiß was man tut. Oft reicht eine > zeitliche Trennung. Also die Datenübertragung zu einem anderen Zeitpunkt > machen wie den Analogkram. Eine Ruhepause halten für den ADC/DAC/... Man kann auch bei Rot über die Straße gehen oder den El Capitan ohne Sicherung erklimmen. Ist alles schon gemacht worden, hat alles schon mal funktioniert. Finde den Fehler . . .
Dieter D. schrieb: > @Falk dazu kannst du Unsinn sagen wie du willst. So habe ich es vor 2 > Jahren an der TU gelernt und wir haben das anhand von Experimenten > nachvollzogen. Es deckt sich auch mit den Grundlagen passiver > integrierter Bauelemente. Auch wenn man das natürlich nicht ohne > weiteres gleichsetzen kann wegen unterschiedlicher Größenordnungen. Die > Prinzipien bleiben aber gleich. Bestimmte Formen führen zu > Induktivitäten oder Kapazitäten. Die sind entweder parasitär oder > gewollt. Wer damit umgehen kann nutzt sie als Werkzeug. Wer es nicht > kann schreit „UNSINN 1!1.!!“ Jaja, so sieht Halbwissen aus. Was du da beschrieben hast, sind Mikrowellenbauteile, die mittels Kupferflächen und Bahnen erzeugt werden. google microstrip filter Da sieht man viele, schöne Bilder. Aber das hat nur SEHR WENIG mit den Effekten und Herangehensweisen beim Thema EMV und typischer Leistungselektronik zu tun. Dafür sind die Frequenzen zu niedrig und die Effekte der Inseln und Induktivitäten zu klein.
"So if you want to honor the memory of Bob Pease, who passed away three days ago, all you have to do is use your head and try to understand the engineering principles behind the 13-digit numbers and pretty Spice plots and snazzy 3-D finite model renderings. It was this blind faith in computers that bothered Bob Pease, not computers themselves. Well, maybe."
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Gustl B. schrieb: > würde mich mal eine Simulation oder Ähnliches interessieren. Der > Rückstrom über die Masse fliest in dieser Massefläche nicht nur in einer > geraden Linie mit breite Null sondern hat eine Ausdehung. Klar, das ist > ein Gradient, also in direkter Verbindung fließt der größte Strom, aber > etwas daneben wird der Strom auch nicht sofort Null. Und weil das mit > irgendeiner Funktion abfällt, wird der Strom sogar nie Null. Das kann man sehr schön simulieren. Wie z.B. in diesem Paper dargestellt: https://incompliancemag.com/article/alternative-paths-of-the-return-current/ , von dort stammt das Bild im Anhang. Der Rückstrom ist natürlich unendlich weit ausgedehnt, der signifikante Anteil fließt aber ziemlich präzise unter dem Hinleiter.
Falk B. schrieb: > Und was soll man mit so einer Aussage anfangen? Ohne Regeln und Gesetze > gar nichts! Weiß ich doch. Ich wollte nur anregen, daß einen die detaillierte (wenn auch oft Vertiefung von Kenntnissen erfordernde) Ausarbeitung sozusagen NIE im Stich läßt - Regeln, an die man sich ohne zu wissen warum sie aufgestellt wurden, befolgt, tun das dann manchmal schon.
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Da habe ich ja einiges an Diskussion ausgelöst. Mir wurde nun schon einiges klar, danke dafür. Ich verstehe auch, dass es sehr situativ ist, was man machen muss, aber Grundregeln was man NICHT machen darf muss man zuerst einmal verinnerlichen. Zu meiner Inverter Schaltung, da bin ich mir leider immer noch unschlüssig und die angeregte Diskussion scheint es auch zu sein. Der Inverter wird bis zu 30A Phasenstrom abkönnen und der Strom muss nicht immer hochfrequent sein. Da wird sich der Strom sicher parasitär über das ganze PCB verteilen. Angehängt habe ich mal die initiale Komponentenplatzierung, die ich so vorgesehen habe. Links unten sind die Messverstärker, oberhalb der uC mit der analogen Seite zugewandt. Weiter rechts ist die Leistungsstufe aus MOSFETs, Shunts und den Bulk Caps sowie der Gate Treiber. Nun möchte ich eigentlich einen Schlitz in der Massefläche bis auf so untere höhe des uC ziehen und dann ringsherum mit den Messverstärkern die Shunts anbinden. Apropos: der Gate Treiber verwendet eine Kelvin Source Verbindung, daher auch die Net Ties
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Bert S. schrieb: > Zu meiner Inverter Schaltung, da bin ich mir leider immer noch > unschlüssig und die angeregte Diskussion scheint es auch zu sein. Der > Inverter wird bis zu 30A Phasenstrom abkönnen und der Strom muss nicht > immer hochfrequent sein. Soso. Du willst als deinen Inverter mit der Frequenz 0 Hz betreiben? Das glaub ich eher nicht. > Da wird sich der Strom sicher parasitär über > das ganze PCB verteilen. Die Gleichstromkomonente. Die ist aber recht unkritisch. Kritisch sind die HF-Anteile, und die sind eigentlich IMMER da, denn deine Halbbrücken werden praktisch nie mit Tastverhltnis 0 oder 100% arbeiten. > Angehängt habe ich mal die initiale Komponentenplatzierung, die ich so > vorgesehen habe. Dieser Ausschnitt ist vollkommen sinnlos, man hat keinerlei Überblick. Da waren deine Skizzen ganz oben deutlich besser.
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https://www.youtube.com/watch?v=vALt6Sd9vlY Sorge "einfach" dafür, dass Hin- und Rückleiter nicht getrennt sind, sodass der Strom im Hinleiter gleich dem Strom im Rückleiter ist. Bei einer durchgängigen GND Fläche hast du dabei ein wenig mehr Flexibilität, dass der Strom im Rückleiter direkt unter dem Strom im Hinleiter läuft. Wenn du anfängst, deine GND Flächen aufzuspalten, musst du mehr auf Hin- und Rückleiter acht geben. Bedenke nämlich, dass im HF Strom gerne direkt unter dem Hinleiter zurückführt. Siehe dazu das Bild, das Soul gepostet hat: Beitrag "Re: GND Plane - Was ist nun richtig?" Übrigens gibt es neben den GND Flächen auch noch Power Planes, die ebenfalls den Rückstrom leiten können (wenn gut an GND gekoppelt). Schau einfach mal das folgende Video an. Gruß,
Bert S. schrieb: > Da wird sich der Strom sicher parasitär über > das ganze PCB verteilen. Ganz sicher nur dann, wenn du den Rückleiter zu den Abkopplungskondensatoren der Leistungs FETs unterbrichst, und der Strom sich seinen eigenen Weg suchen muss. Vergiss erstmal alles andere in deiner Schaltung, und zeig sowohl Schaltplan als auch Layout vom Umrichter. Ich bin mir sicher, dass das bereits viel Verbesseurngspotential hat. Gruß,
...Boah! Und ich dachte die EMV-Kriege aus den späten 90ern wären vorbei....
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Leider bin ich mit den Schematics noch nicht ganz durch und ein Layout existiert noch nicht wirklich (Habe nur schon einmal ein paar größere Komponenten platziert). Um den Aufbau und das Problem (die Strommessung) besser zu erklären habe ich mal noch eine Skizze angefertigt, wie ich den Layer Stack geplant habe. Top Layer: Dort werden die Komponenten Platziert und es handelt sich um eine Signal Layer mit GND pour GND Layer: Alles ausgefüllt, keine Signale und nur "unterbrücke" durch Vias Power Layer: +48VDC Eingang und Verteilung zu den Halbbrücken und Buck sowie +3.3VDC für die Logik und Analog Bot Layer: Auch hier wieder Signal Layer mit GND pour Die beiden Layer Top und Bottom haben ja ein GND Pour, sind aber keine GND Flächen (gibt ja nur eine), von daher habe ich mir gedacht, diese um den Analogen Teil zu splitten. Die GND Layer hingegen wird nicht gesplittet. Macht das so sinn? Ich würde evtl. auch mit den INA240 direkt durch die Top und Bottom layer Slits zu den Shunts gehen, GND plane ist hier ja vorhanden.
Falk B. schrieb: > Diese Erfahrung sammelt man nur in der Praxis. Wenn man Zeit und Lust > hat, mit den entsprechenden Experimenten und Vergleichsmessungen. Das stimmt. Kostet aber echt viel Zeit und auch Geld. Soul E. schrieb: > Das kann man sehr schön simulieren. Wie z.B. in diesem Paper > dargestellt: > https://incompliancemag.com/article/alternative-paths-of-the-return-current/ > , von dort stammt das Bild im Anhang. Danke! Soul E. schrieb: > Der Rückstrom ist natürlich unendlich weit ausgedehnt, der signifikante > Anteil fließt aber ziemlich präzise unter dem Hinleiter. Ja, aber nur bei hoher Frequenz wenn ich das richtig sehe. Auch bei 1 MHz ist die Ausdehnung noch echt groß und das ist durchaus im Frequenzbereich von Schaltreglern und auch digitalen Datenübertragungen. Alex -. schrieb: > Bei einer durchgängigen GND Fläche hast du dabei ein wenig mehr > Flexibilität, dass der Strom im Rückleiter direkt unter dem Strom im > Hinleiter läuft. Das tut er aber nur bei hoher Frequenz. Je weiter du richtung DC gehst desto eher nimmt der Strom die gerade Verbindung. Auch wenn die Hinleitung einen Bogen hat.
Beitrag #6958324 wurde vom Autor gelöscht.
Gustl B. schrieb: > Ja, aber nur bei hoher Frequenz wenn ich das richtig sehe. Auch bei 1 > MHz ist die Ausdehnung noch echt groß und das ist durchaus im > Frequenzbereich von Schaltreglern und auch digitalen Datenübertragungen. Und genau da liegt dein Gedankenfehler, weil du nur auf Frequenz als absolute Einheit achtest. Um solche hohen Frequenzen (MHz) überhaupt fahren zu können, musst du unglaublich hohe Schaltflanken im Sinne von dv/dt und di/dt haben, weil sonst die Schaltverluste zu hoch sind. Darüber hinaus bekommst du keine perfekte Filterung am Ausgang des DC/DC Wandlers, so dass dein DC Strom am Ausgang noch einen Restrippel hat, der dann im MHz Bereich und Multiple MHz hast. Gruß,
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Ich meine da schon die Frequenzen mit denen der Strom da zappelt also beim Schaltvorgang. Klar so ein Transistor kann das schnell, aber der Strom muss ja dann auch noch durch eine Spule in einen Kondensator. Das ist ja die Stromschleife an einem DCDC.
Gustl schrieb: > Klar so ein Transistor kann das schnell, aber der Strom muss ja dann > auch noch durch eine Spule in einen Kondensator. Das ist ja die > Stromschleife an einem DCDC. Korrekt, und dann bedenke, dass der FET sowie die Stromschleife im DC/DC Wandler nicht 0Ohm über alle Frequenzen hat, also zum eigentlichen MHz Schaltvorgang noch mal höhere Frequenzen bei Schwingvorgängen auftauchen. Und nun bedenke, dass die Spule am Ausgang eine parasitäre Kapazität hat, die die Spule bei hohen Frequenzen kurzschließt, und dass der Kondensator am Ausgang über seiner eigenen Resonanzfrequenz hochohmig wird. Plötzlich hat man zum eigentlichen MHz Wandler weitaus höhere Frequenzen, die dann ungehindert aus dem DC/DC Wandler hinausfließen. Gruß,
Bert S. schrieb: > Die beiden Layer Top und Bottom haben ja ein GND Pour, sind aber keine > GND Flächen (gibt ja nur eine), von daher habe ich mir gedacht, diese um > den Analogen Teil zu splitten. Die GND Layer hingegen wird nicht > gesplittet. Splitten. Soso. Split hat man früher auf den Gehweg im Wald geschüttet. Ach du meinst TEILEN? Ahhhhaaaa! > Macht das so sinn? Hör auf, Sinn "zu machen". Das manchen nur Angelsachsen "Does it make sense?". Die Teutonen fragen: "ist das sinnvoll?". > Ich würde evtl. auch mit den INA240 direkt durch die Top und Bottom > layer Slits zu den Shunts gehen, GND plane ist hier ja vorhanden. Vergiss die Masse auf TOP und Bottom. Entscheidend ist die durchgehende Massefläche in der Mitte.
Gustl B. schrieb: >> Bei einer durchgängigen GND Fläche hast du dabei ein wenig mehr >> Flexibilität, dass der Strom im Rückleiter direkt unter dem Strom im >> Hinleiter läuft. > > Das tut er aber nur bei hoher Frequenz. Je weiter du richtung DC gehst > desto eher nimmt der Strom die gerade Verbindung. Auch wenn die > Hinleitung einen Bogen hat. Ja, aber du überschätzt die Störeinkopplung durch diesen Effekt. Masseflächen sind VERDAMMT niederohmig und niederinduktiv. D.h. der ohmsch/induktive Spannungsabfall ist hier sehr klein. Die deutlich problematischeren Kopplungen sind induktiv oder kapazitiv, verursacht durch schlechtes Layout uund Bauteilplatzierung, fehlende HF-Erdung an Kühlkörpern etc.
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Falk B. schrieb: > Vergiss die Masse auf TOP und Bottom. Entscheidend ist die durchgehende > Massefläche in der Mitte. Eben, das ist mir jetzt klar geworden, irgendwie habe ich mich auch noch auf die Massenfläche auf TOP und BOT fixiert. Also dann direkt oben zu zu den Shunts. Danke dir, mir ist schon einiges klarer. Ich werde das jetzt mal so wie angehängt versuchen.
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Falk B. schrieb: > Die deutlich > problematischeren Kopplungen sind induktiv oder kapazitiv, Stimmt. Ich habe mal versucht AGND und DGND zu trennen, dabei habe ich jedem eine Lage in der Platine gegeben. Aber die Lagen bilden eben einen Kondensator und koppeln wunderbar die Signale. Mittlerweile trenne ich die Massen nicht mehr sondern nutze eine/mehrere möglichst unzerschnittene Massenlagen. Lieber mehr Lagen nutzen und auf der/den Massenlage keine Leitungen routen. Auch 4-lagig ist recht günstig und 6-lagig auch noch nicht irre teuer.
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