Von Hand bestücktes Einzelstück

Der erste Prototyp komplett bestückt von oben

Der erste Prototyp von unten

Mit den Fotos zeigt sich auch der mechanische Aufbau besser als mit einem Layout. Jedoch sieht man so auch das einiges noch nicht 100%ig passt. Die 3,5mm Bullets passen leider nicht so weit in die Aussparungen rein wie gedacht. Da muss ich ggf. noch über eine metalisierung der Kanten nachdenken und eine breitere Aussparung. Oder ich lasse die Aussparungen weg und spare die Platinenfläche. Die Bullets werden dann einfach mit 3mm Kupferdraht an die Platine gesetzt.

Ein weiterer Punkt der mich aktuell stört ist die Plazierung der BAT+ und BAT- Pads. Diese kommen in einer nächsten Version an den Rand. So werden die Kabel nicht mittig über die Bauteile geführt. Ggf. ist hier eine metallisierte Außenkante als PAD/Kartenrandkontakt auch gut. Die Frage ist nur wie teuer so eine Platine wird.

Die erst Schaltungsteile wie der BEC-Stepdown laufen schon mal, als nächstes werde ich den Prozessor in Betrieb nehmen und sehen ob der DRV auf SPI-Anfragen antwortet.

Die Platinen von WEDirekt sind da!

Die Bilder sprechen für sich, ein schweizer Käse hat weniger Löcher:

Oberseite der Platine

Unterseite der Platine

Dafür das die Platinen aus Deutschland bei 4-lagiger 70µm Kupferauflage ähnlich viel Kosten wie vergleichbare China-Platinen ist die Qualität optisch um Welten besser. Der Bestückungsdruck ist astrein, kein Versatz oder ähnliches. Die Vias sitzen alle zu 100%. Einzig der Lötstopplack ist sehr dünn und deshalb sind Pads der TQFPs die nur von einer Bahn kontaktiert werden schmaler als Pads die auf der Massefläche liegen. Das ist aber nur ein minimaler optischer Mangel der bei weniger Kupferauflage wahrscheinlich gar nicht auffällt.

In diesem Sinne, bestücken und in Betrieb nehmen. Hoffentlich sind keine Fehler drin. Einen winzigen Layoutfehler habe ich schon gefunden :(, ist aber nicht weiter wild. Das Via unter dem U4 (LMR14030) sollte 2mm haben. Der Durchmesser ging aber anscheinend beim Layouten an unterschiedlichen Rechner unter. Aber das ist kein Beinbruch. Es macht nur das Löten des PowerPADs des ICs mit dem Lötkolben schwieriger. 

TDCombat Revision 2 ist Fertig und bestellt.

Seit dem letzten Post habe ich die Plazierung der Pads für den Empfängereingang und BEC-Ausgang überarbeitet. Das war nötig weil der Strompfad zum 5V Pad in der letzten Variante auf einer Innenlage verlief und das Ground-Pad war noch schlechter angebunden. Das wäre bei 3A Dauerstrom wahrscheinlich auf gebrannt oder zumindest sehr heiß geworden. Jetzt ist der Ausgang direkt an den 5V Ausgang des Schaltreglers gewandert. Die Groundanbindung ist wesentlich besser und mehr lagig. Und der Rückstrompfad des Ausgangskondensators des Schaltreglers ist jetzt um Welten besser als in der letzten Variante. Wie in dem Bild zusehen, von dem Pad 2 des 1206 Kerkos in der Mitte eine breite Massefläche nach oben zum eigentlichen Schaltregler. Dieser niederimpedante Strompfad sollte dazu beitragen, dass der Stepdown sauber und mit wenig Rauschen arbeitet. Für nähere Infos zu dem 

Thema Strompfade bei Schaltregler Layout verweise ich gern an die Seite von Lothar Miller.

Außerdem habe ich die Anordnung der 100nF Kerkos für die Versorgung des STM32 geändert. In der alten Variante waren auf der rechten Seite oben und unten keine Kerkos. Damit aber jedes Paar der Versorgungsspannung eine niederimpedante Entkopplung hat habe ich noch mal einige Bauteile umplaziert, damit die Kerkos möglichst dicht an die Pins des STM32 sitzen. Gerade im Analogbereich oben rechts habe ich viel umordnen müssen um den Kondensator dort unterzubringen. 

KiCAD und Via-Stitching

Wahrscheinlich hat jeder Nutzer von KiCAD irgendwann das Problem, dass er ein einzelnes Via setzen muss. Also Leiterbahn ziehen Lagen wechseln mit Taste 'V' und gut. Nur bei mehr als 100 Vias macht das keinen Spaß. Außerdem entfernt KiCAD überflüssige Verbindungen automatisch (Wenn man es aktiviert). In Eagle konnte ich einfach ein Via in eine Fläche setzen und fertig. Bei KiCAD gibt es diese Funktion so nicht. Also muss man sich umständlich ein Footprint erstellen mit einem Via und dieses dann mehrfach im Layout duplizieren. Und dann muss das Via auch noch dem korrekten Netznamen zuordnen sonst weiß KiCAD nicht, dass das Via zu dem Netz in des es plaziert wurde auch gehört. Das kingt erstmal sehr kompliziert. Aber es ging dann eigentlich gut von der Hand. Bis ich gemerkt habe, dass mein Via Footprint eine Aussparung in der Lötstopmaske hat. 

Bei der Menge an Vias sieht da komisch aus wenn einige Vias freigestellt und Verzinnt sind und andere Vias sind normal mit Lötstopp überzogen. Also das Footprint geändert und die Lötstopausparung gelöscht. Aber KiCAD synchronisiert die Footprints nicht automatisch. Und ich sah mich schon jedes einzelne Via editieren. Also ein Via genommen und das Editieren Menü geöffnet. Dann Footprint ändern und siehe da, KiCAD hat mir angeboten Das neue Footprint für alle meine Vias mit der selben Referenz zu übernehmen. Augenzu und angeklickt, siehe da er hat alle Vias mit einem Klick geändert! Puh :)

OpenHardware

Weil ich den aktuellen Stand als so gut empfinde habe ich das Projekt veröffentlicht: thunderdrive-combat auf BitBucket

Die Projektdateien sind mit KiCAD 4.02 erstellt, sodass das Projekt von jedem geöffnet und bearbeitet werden kann. 

Das Layout #2 ist soweit.

Es hat etwas gedauert aber jetzt ist der neue Schaltplan und das Layout auf einem Stand den man zeigen kann.

Die Unterseite der Platine mit den 12 Fets und dem DRV8305.

Die Oberseite der Platine mit dem STM32F446RE, den Shunts und dem restlichen Hühnerfutter.

An der linken Seite ist der 3,5A Stepdown mit dem LMR14030 auf der Rückseite, daneben befindet sich der STM32F446 in LPFP64, sowie der DRV8305 darunter. Unterdem DRV ist das Powerpad als Pad mit 3mm Bohrung ausgeführt, damit der DRV komplett von Hand bestückt werden kann. Dann folgen 2 dicke Elkos für den Zwischenkreis. Die habe ich zur besseren Übersicht ausgeblendet, außerdem sollen diese Elkos liegend bestückt werden. Zur niederimpedanten Entkopplung der Versorgung folgen dann 1 Kerko je Phase und dann ein Shunt je Phase. Zum Schluss befindet sich rechts der Anschlussbereich in dem 3,5 - 4mm Goldkontakte eingelötet werden können.