DIY Brushless Regler für Modellbaumotoren (max. 20A)

[BMS]

70µ Kupferauflage sind eine gute Idee. Bei SMD-Bauteilen wird durch die Leiterbahnen/Platine einiges an Wärme aufgenommen.
Die MOSFETs sind mit 3mOhm schon recht gut.

Sitze seit einer Weile schon am Layout, wenn der Leistungsteil fertig ist, stelle ich mal ein Bild rein, um es kritisieren zu lassen

Konstruktive Kritik ist nicht böse gemeint, das sind Tipps damit es noch besser wird

[robin]

Klingt jetzt nicht so verkehrt, was du machst, Mos-FET ist aus meiner Sicht auch gut gewählt.

Ob es ohne Kühlkörper geht, müsstest du durch rechnen, im Datenblatt ist ja die Erwährmung pro Watt Verlustleistung angegeben (100°/W ohne bzw 50°/W mit Kühlfläche auf der Platine). Gerade mit den Verlusten durch die Interne Diode und die Schaltverluste könnte es knapp werden.

Bin auch schon gespannt auf dein Design.

[Che Guevara]

Also ich weiß, dass es nicht böse gemeint ist, aber ich glaube, das Layout ist böse xD
Hier mal drei Bilder von Top & Bottom , Top und Bottom. Hätte auch noch die .lay Datei, aber ich denke mal, darauf sollte man alles erkennen können?!




Natürlich fehlen noch die ganzen Block-C's, Spannungsregler, µC Beschaltung, Zero-Cross-Schaltung, usw... Aber ich dachte mir, bevor ich mich jetzt stundenlang hinsetzte und dann sowieso wieder alles ändern muss, mach ich erstmal nur das heikelste
Beim µC dachte ich daran, eine AutoMasse Sperrfläche einzubauen, damit er nicht so direkt an der dreckigen Spannung sitzt!? Die beiden Pads links unten sind VCC & GND, die 3 Pads links oben sind für den Motor. Die restlichen Anschlüsse (PWM-IN & UART) kommen wohl auf die rechte Seite der Platine, wo insgesamt die Ganze Steuerelektronik hinsoll. Die Bauteile sind die oben erwähnten. Allerdings habe ich eben die Befürchtung, dass die Leitungen vom Halbbrückentreiber zu den FET's zu lang / verwunden sind, was ja wieder Kapazitäten mit sich bringt.
Ja, wenn ich gleich mal Zeit finde, rechne ich ein paar Beispieldaten durch (allerdings weiß ich ja nicht, wieviel Wärme von der Platine abgestraht wird / werden kann). Die max. 20A sind übrigens nur für die Zukunft, meine gewünschten Motoren (Roxxy BL2824-34) ziehen max. 10A, die reichen momentan dick

Gruß
Chris

[BMS]

Ja, es lässt sich gut erkennen. Das Layout finde ich gar nicht so "böse"
Im frühen Stadium kann man noch wenig Tipps geben. Ich stelle meine Layouts dreimal auf den Kopf, bis sie mir gefallen, weiß nicht wie das bei euch läuft...

Ich bin mir nicht sicher, ob man unter dem TO252-Gehäuse Leiterbahnen durchführen kann.
Normalerweise ist die Rückseite der MOSFETs fast komplett blank und kann zur Wärmeabfuhr genutzt werden. Das Pad am Drain ist normalerweise größer.
Zur Anordnung der Bauteile habe ich noch einen Vorschlag:

          GND
Ausgang MOSFET Treiber
Ausgang MOSFET Treiber µC
Ausgang MOSFET Treiber
          VCC

Eventuell lassen sich dann die Leiterbahnen der Versorgung besser ziehen. Das könntest du ausprobieren.
Grüße, Bernhard

[Che Guevara]

Hi,

ja, bei mir ist es ähnlich, mir gefällts noch nicht so, rein optisch
Mit dem Gehäuse hast du Recht, die Rückseite ist blank, das sollte ich wohl wirklich verlöten, um die Wärme besser abzuführen. Die räumliche Trennung von VCC & GND finde ich nicht so gut, v.a. weil das ganze ja (wie du evtl. schon bemerkt hast) auf einen Multikopter soll und da alle Leitungen verdrillt & eng beieinander sein sollten (kommt u.a. auch ein Kompass-Sensor drauf, der ist da empfindlich).
Aber wenn ich GND & VCC direkt nebeneinander packe, gefällts mir sehr gut! Eine ähnliche Idee hatte ich auch schon.
Bin gerade am Testen, melde mich später nochmal mit neuem Leistungsteil.

Gruß
Chris

[Che Guevara]

Hi,

habs gestern nicht mehr geschafft, aber hier jetzt mal das neue Layout, gefällt mir persönlich sehr gut. Es fehlt noch:
- ein geeigneter Elko (welche Größe brauch ich den bei max. 20A)
- ein Shunt zur Strommessung

Als Funktionen / Eigenschaften hab ich jetzt:
- Spannung zw. 10 & 20V
- Strom max. 20A
- Spannungsmessung
- Temperaturmessung
- max. 16Bit PWM
- PWM Input
- TWI & USART zu Debugging Zwecken / later use herausgeführt
- 2 Leds zur Status Anzeige / Debugging

Hier mal die Bilder:




Was haltet ihr davon? Welchen Elko sollte ich verbauen? Low-ESR ist klar, aber welche Kapazität? Reichen die Kondensatoren neben dem SOT-223 (LM317)?
Welchen Widerstand sollte der Shunt in etwa haben?

Vielen Dank & Gruß
Chris

Achja:
Wie sollte ich den die Zero-Cross Schaltungswiderstände dimensionieren? Einerseits sollte die Spannung nicht zu klein sein, um das Rausch-Spannungsverhältnis klein zu halten, aber andererseits muss gewährleistet sein, dass keine zu hohe Spannung am µC anliegt (max. 2V).

[nikolaus10]

Hallo

Alternativ zum Servosignal vielleicht noch I2C implementieren ?
Haette einige Vorteile.

Gruesse

[robin]

I2C hat er doch raus geführt, nennt sich bei Atmel TWI

Gibt es zum Layout noch einen Schaltplan?

Ansonsten schau ich mir das grad mal an, editiere den Beitrag dann noch mal.

Edit: (top = grün, bot = blau)
- Wenn du die FETs ohne Kühlkörper nutzen willst, sollte so viel Kupfer zur Kühlung genutzt werden, wie möglich. (Top und Bot würde noch einiges mehr gehen)
- Bist du dir Sicher mi den Pads unter den Mosfets? sehen für mich zu klein aus. (vergleich lieber nochmal hier mit: http://www.vishay.com/docs/95016/dpak252a.pdf)
- Auf der Top-side würde ich entweder die kleinen Verbringung zwischen den unteren Pins des FETs entfernen (clearens erhöhen) oder, was mMn. besser wäre den mittleren Pin raus schmeißen und die Fläche zur Kühlung nutzen
- Es befindet sich noch einiges an totem Kupfer in der Schaltung, das sollte man noch entfernen. Müsste es bei den Masseflächen eine Option für geben
- Den LM317 würde ich um 90° (im Uhrzeigersinn) drehen, die 2 Widerstände zur Spannungseinstellung dann rechts daneben und die Kondensatoren dann direkt an den Ausgang. Danach dann den ATMega anschliesen.
- Die Fläche der Versorgungsspannung würde ich unter dem Mikrocontroller weg lassen und hier eine zweite mit 3,3V einfügen. Das verhinder A) dass durch einen Kurzschluss 20V am ATmega anliegen und B) die 3,3V lassen sich besser verteilen.


E2:

Zum Shunt, den solltest du so klein wie möglich wählen, der verbrät ja nur Energie. Du solltest am Ende halt auf eine Vernünftige Spannung kommen, mit der dein ADC/Comperatur gut arbeiten kann. 1mOhm wäre zwar wenig, am Ende bleiben aber nur 20mV zum Messen übrig, bei einer int. Referenz von 1V wird dann nur ein fünfzigstel deines Messbereichs genutzt, entsprechend ungenau wären dann auch die Ergebnisse. Wenn ich von einer Referenzspannung von 1V und 20A Last ausgehe, würde ich maximal 50mOhm nehmen, lieber etwas kleiner, falls doch etwas mehr strom fließt (zB. 40mOhm).
Wenn du eine externe Referenz nutzt, kann der Widerstand entsprechend höher ausfallen, unter Verwendung des internen Verstärkers, wider rum kleiner, etc. (Hängt zu sehr von den Rahmenbedingungen ab und dir einen Wert zu nennen)