Vorschläge für das Design eines Ground Layers auf 2-Lagen-Leiterplatten

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Tatsächlich ist das Board ein LED-Treiber. Es verfügt über eine Reihe von TLC5940-Schieberegister-ICs, deren Signalpfade von einem Arduino kommen. Die ICs steuern eine große Anzahl von LEDs. Es gibt einen oder zwei Sensoreingänge auf dem Arduino. Insbesondere versuche ich sicherzustellen, dass alle Erdungen einen sauberen Rückweg durch die untere Kupferschicht haben. Ich habe alle GNDs (Strom, ICs, Arduino, Sensoren) durch Durchkontaktierungen zu dieser unteren Kupfererdungsschicht geleitet. So wie ich es verstehe, ist das aber nur die halbe Miete.

Strom kommt zum Arduino und es funktioniert. Die Sensoren, obwohl sie weit von Bord entfernt sind, bekommen die erforderliche Energie und funktionieren. Ich habe die Strombusspuren zu den einzelnen LEDs getestet und sie haben genug Spannung, um das zu tun, was sie tun müssen, wenn der Strom vom IC heruntergezogen wird. Ich habe diese Schaltung mit sechzehn TLC5940/512-LEDs auf einem Steckbrett arbeiten lassen, aber jetzt bekomme ich nichts mit diesen ICs auf der Platine. Nicht einmal ein Flackern. Die ICs scheinen einfach keinen Strom zu nehmen

Meine Probleme könnten das Board-Design selbst, das Power-Management oder meine Unfähigkeit sein, diese winzig kleinen SMD-Komponenten zu löten. Wie auch immer, ich möchte das Strom-/Erdungsdesign überprüfen/reparieren lassen, bevor ich einen weiteren Satz Platinen bestelle, diesmal mit Pick and Place.

Übrigens ist mir klar, dass dies eine sehr unelegante Lösung für einen LED-Treiber ist, aber es ist die Lösung, die ich trotzdem brauche. Es ist für eine Kunstinstallation, die bereits gebaut und codiert ist, also muss ich dafür sorgen, dass die Schaltkreise als solche funktionieren.

Stromversorgung - drei 5-V-Leitungen von einem einzigen 5-V-40-A-Meanwell-DC-Netzteil. 5V-Leitung für die Sensoren, 5V-Leitung für Nano und ICs und 5V-Leitung für die LEDs, getrennt und entkoppelt (glaube ich)

ICs – TLC5940-Schieberegister – TI-Datenblatt – https://www.ti.com/document-viewer/TLC5940/datasheet/pin_configuration_and_functions#SLVS5159151

Arduino-Nano

Sensoren - Verwenden von drei verschiedenen Sensoren, um Signale über Schraubklemmen in und aus dem Arduino zu bringen. Pro Sensoren: Die Anschlüsse und Spuren sind in der Nähe des Nano.

PCB-Design Back_Copper_Layer Schema für TLC5940 Leiterplatten-Nahaufnahme SMD

[FIXED LINKS] Der Schaltplan für diese Platine auf EasyEDA. Führt Sie zu ihrer Sharing-Site OSHWLAB -

https://oshwlab.com/adlib33/cloudpongschematic11_21

Die Leiterplatte - https://oshwlab.com/adlib33/cloudpongpcb

40 Ampere sind eine Menge Strom, der über Leiterbahnen auf einer Leiterplatte verteilt werden muss.
Diese winzigen Anschlüsse sind wahrscheinlich für viel weniger als 40 A ausgelegt. Wie viel erwarten Sie zu ziehen?
Können Sie nähere Angaben machen, was nicht funktioniert?
Die Links scheinen nicht zu funktionieren.
Kann das nicht richtig beantworten. Immer noch sehr verwirrt darüber, wie man den Strombedarf für eine Schaltung ermittelt. Besonders wenn ich mir das IC-Datenblatt ansehe, kann ich nicht genau sagen, wie viel Strom es verarbeiten kann, ich kann nur die Spannung verstehen. Ich weiß, dass die ICs Konstantstrom sind - und irgendwo zwischen 60 und 120 mA ausgeben müssen. Die ICs sind eindeutig 5 V für den Betrieb, aber ich brauche die Ausgänge, um bis zu sechzehn 5-V-LEDs / Vorwärtsspannung verarbeiten zu können (obwohl sie nicht alle sehr oft eingeschaltet sein werden).
Könnte die Antwort so einfach sein wie die Verwendung eines kleineren Verstärker-Netzteils? Sollte ich bei Verwendung derselben Stromquelle Spannungsregler für die ICs hinzufügen? Sollte ich ein Schaltnetzteil verwenden, damit ich den verschiedenen Teilen, IC, LEDs, Nano usw. unterschiedliche V und Ströme hinzufügen kann? Wie wirkt sich das auf die Erdungsebene aus?
DamienD - Ich habe die defekten Links überprüft. EasyEDA bereitet mir Schwierigkeiten, das Projekt zu teilen oder von Privat auf Öffentlich zu ändern.
Auch DamienD - Power kommt zum Arduino und es funktioniert. Obwohl die Sensoren weit von Bord entfernt sind, erhalten sie die erforderliche Leistung und funktionieren. Ich habe die Strombusspuren zu den einzelnen LEDs getestet und sie haben genug Spannung, um das zu tun, was sie tun müssen, wenn der Strom vom IC heruntergezogen wird. Ich habe diese Schaltung auf einem Steckbrett arbeiten lassen, aber jetzt bekomme ich nichts mit diesen ICs auf der Leiterplatte. Nicht einmal ein Flackern. Sie scheinen einfach keine Kraft zu nehmen
Sechzehn LEDs, die maximal 120 mA aufnehmen, ergeben eine maximale Last von knapp 2 Ampere, dann fügen Sie etwas für den Ruhestrom der verschiedenen ICs hinzu. Ein 40-Ampere-Netzteil macht nichts kaputt, ist aber enorm übertrieben.
Abb. 1 im TLC5940-Datenblatt gibt den Ausgangsstrom für den von Ihnen verwendeten 2K-Widerstand mit 20 mA pro Kanal an. Sie haben 16 Kanäle pro Gerät und 8 Geräte, also beträgt Ihr maximaler Ausgangsstrom 2,56 A (alle LEDs an). Ihre Stromversorgung ist in der Tat viel größer als nötig, oder Sie haben den LED-Strom niedriger als gewünscht eingestellt.
@adlib33e ein Kurzschluss auf einer der Daten- oder Taktleitungen könnte das Verhalten erklären. Es könnte auch ein Layoutproblem sein, haben Sie versucht, die SPI-Geschwindigkeit zu reduzieren?
Ohne funktionierende Links ist es schwierig, Ihr Design zu überprüfen, da die Bilder verschwommen sind.
Können Sie auch ein Foto von der fertigen Platine machen und zeigen, wie das SMD-Löten aussieht?
DamienD - Feste Links. Sie werden Sie zum Teilen auf die Website von OSHWLAB oder EasyEDA weiterleiten. Möglicherweise müssen Sie im Editor auf Öffnen klicken.
Auch DamienD - Ich habe größere Versionen von Fotos hinzugefügt, um klarer zu sein. Einschließlich Boardshot, wie er derzeit ist. Der IC in der oberen linken Ecke ist der erste in der Kette.

Antworten (1)

Sie haben einen Kurzschluss (Lötbrücke) zwischen Pin 1 und 2 des Schieberegisters unten rechts auf dem Foto. Entfernen Sie es, indem Sie ein heißes Bügeleisen wiederholt zwischen den beiden Stiften laufen lassen, weg vom IC. Überprüfen Sie auch die anderen ICs!

Ich denke, Ihr Layout ist akzeptabel. Ich würde die Stromspuren verdicken oder sogar die obere Ebene mit der LED-Versorgung überfluten. Ich bin mir nicht sicher, ob Ihre Entkopplung oder die drei separaten Vorräte für diese Angelegenheit sehr effektiv oder erforderlich sind. Diese Elektrolytkondensatoren haben einen relativ hohen Serienwiderstand und sind weit entfernt von den Lasten. Bei Bedarf sind kleinere Keramikkappen neben den LED-Anschlüssen möglicherweise besser, aber ich denke, es sollte so funktionieren, wie es ist. Die Sensoren und Arduino haben bereits eine Entkopplung an Bord.

Ich würde die gleiche Versorgung für den Arduino und die Sensoren verwenden, denn wenn einer ausgesteckt wird, sehen die Sensoren möglicherweise Spannungen an den I2C-Pins (vom Arduino), die den VCC-Pin überschreiten und die Chips beschädigen können.

Eine 40-A-Versorgung ist übertrieben, schadet aber ansonsten nicht!

Danke Damien D. Gemäß Ihren Vorschlägen werde ich die Stromversorgung der Platinen erneut ausführen, sodass es sich um eine einzelne Leitung handelt, die großen Kappen neben dem Stromanschluss entfernen und 5-V-Leitungen von diesem Anschluss direkt zu den Komponenten führen. Bestellte ein Meanwell 5V 20A Netzteil, um den Projektanforderungen gerecht zu werden. Nur zur Verdeutlichung, sollte ich kurz vor dem Arduino eine kleine Kappe (220?) Auf die Stromleitung setzen? (Glauben Sie, dass die 5-V-Einspeisung roh ist und keine Regulierung hat.) Ist die 100-nf-Kappe kurz vor den ICs ausreichend entkoppelt, um diese direktere 5-V-Stromversorgung zu bewältigen? 100nf schlägt TI im Datenblatt vor.
@adlib33e wenn du weißt, dass das Netzteil nicht sehr stabil ist oder mehrere Meter von der Platine entfernt ist, dann ja, die großen Elektrolytkondensatoren könnten nützlich sein. Sie sind jedoch hauptsächlich als Massenkapazität (zur Bereitstellung großer, langsamer Transienten) und nicht als Entkopplung (zur Bereitstellung kleiner, schneller Transienten) wirksam. Am besten besorgen Sie sich überhaupt erst ein anständiges Netzteil (allerdings kein Grund, an diesem Meanwell-Teil zu zweifeln). Werte aus den TI-Datenblättern sollten in Ordnung sein.
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