DSPiy + Ampli TPA 4ch

[thierryvalk]

Joli.

wIR_LED, c'est un récepteur IR ?
Si oui, il faut bien filtrer son 3V3.

[alka]

Joli.

wIR_LED, c'est un récepteur IR ?
Si oui, il faut bien filtrer son 3V3.

effectivement, c'est le capteur IR récupéré du DSPiy. Le signal IR entre dans ma carte en D5 pour traitement et ensuite je pilote le DSPiy par wIROut (D6).

Ca marche plutot bien comme ça à présent et comme ce n'était que des cables, ca laissait peu de place a l'imagination. Mais maintenant que j'aurai de la place pour des composants sur le pcb d'acceuil, je peux améliorer.

Par exemple, copier ce qui se fait sur ce schéma, source d'inspiration intarissable et que je devrais consulter plus souvent



En regardant le schéma global des 4 cartes et des capas en présence, je me demande aussi si une capa supplémentaire sur le 5V a l'entrée de la carte wDSPiy ne ferait pas du bien.
Par exemple, l'une des 220µF récupérée de la carte BT. Ca t'inspire quelque chose ?

[thierryvalk]

Oui, mais faut pas abuser.
Il faudrait voir la datasheet du module AC/DC pour le max admissible en capas.

[alka]

Oui, mais faut pas abuser.
Il faudrait voir la datasheet du module AC/DC pour le max admissible en capas.

6000µF j'ai de la marge

[alka]

Il y a deux cartes. On va commencer par wDSPiy

Le schéma corrigé avec filtrage sur arrivée IR et une capa 100µF en entrée (valeur dans mes tiroirs avec la bonne taille)



Le routage.
PCB de 65x39mm.
Pistes (trop ?) larges de 1mm. Le plan de masse recouvre les deux faces entièrement.
Il manque certainement des vias dans le plan de masse et je dois retravailler pour allonger les pads de l'empreinte soic8 pour faciliter la soudure manuelle.



En 3d, c'est si beau !

Les sorties picots sont montrées mais je ne les souderai probablement pas. C'est prévu pour le futur si un jour j'exploite l'un ou l'autre GPIO inutilisé.

Des commentaires ?

[alka]

mêmem chose pour la carte d'alimentation, astucieusement nommée DSPower !

Schéma (inchangé depuis la dernière fois)


PCB
Réduit a 74x37mm (joli ratio!)
pistes 4mm pour le secteur car il le vaut bien (!) , 1.5mm pour les alims 5V et 1mm pour le reste.
Quelques composants cms (C1,2,5) sont implantés face B.
Le plan de masse est fait a l'intuition, couverture minimale sous le convertisseur ACDC



Et bien sur, la 3D

[thierryvalk]

Pour ton module wifi, il n'y a pas de règles de routage pour la zone située a proximité de son antenne ?

Entre 230V et autres pistes, il faut idéalement 5mm minimum.
Entre phase et neutre c'est moins critique, mais tu pourrais augmenter la distance au niveau du bornier.

[alka]

Pour ton module wifi, il n'y a pas de règles de routage pour la zone située a proximité de son antenne ?

tu vois tout ! Je ne m'étais pas posé la question....
J'ai fouillé et je vois des shields NodeMCU qui ne se préoccupent de rien en dessous : pistes, plan de masse il y a de tout. Faut dire que la carte NodeMCU est pluggée sur des picots, donc a environ 8mm de la carte hote.
En revanche tous ceux que je vois laissent l'antenne au bord. Ca a du sens. Dans mon cas, ça signifie déplacer J3 et J5 sur un autre coté.
C'est reparti pour un tour de modifications
Un professionnel m'a dit un jour que tant qu'on n'a pas recommencé un routage 10 fois il n'est pas terminé !

Entre 230V et autres pistes, il faut idéalement 5mm minimum.
Entre phase et neutre c'est moins critique, mais tu pourrais augmenter la distance au niveau du bornier.

"au niveau du bornier." tu penses a quoi?


La largeur des pistes secteur peut être réduite. Avec 4mm j'ai exagéré !
Je n'avais pas percuté jusqu'ici, mais Kicad a un calculateur de largeur de piste.
Pour cette courte longueur (25mm) en piste externe, en 70µm une largeur de piste de 0,7mm suffit pour 3A.
Largeur 4mm c'est dimensionné pour 10A. Plus de 2kW
Là c'est revu avec 2,5mm ce qui reste généreux.


J6 est remonté et le plan de masse avec. Diode et capas autour du relais ont changé de place.
Avec ces chemins, tout est a 5mm des pistes secteur.

[thierryvalk]

Pourquoi prendre du 70µ alors que c'est 35 le standard ?
De plus il faut être prudent avec le 70µ, en général c'est 70µ fini. Donc non pas 70µ de cuivre mais cuivre + étamage.

Pour la dissipation des pistes en fonction du courant, tout est question de ce que l'on accepte ou pas comme élévation de T°.
Et c'est bien compliqué car il y a le vernis sur un pourcentage de surface de la piste, diffère selon que la piste est en Top ou Bottom et d'autres éléments qui peuvent soit la refroidir mais au contraire la faire chauffer : soudure, résistance de contact du bornier...)

Idéalement, en cas de court-circuit, la piste ne doit pas faire office de fusible. Quoi que parfois c'est fait exprès mais alors sur une très courte distance.


Je ne sais pas ce que permet Kicad, mais voici une méthode de routage pour garder une distance d'isolation maxi au niveau d'un bornier.

[alka]

Kicad par défaut fait comme sur ton image de gauche. J'ai pas vu d'option sur le routage des pistes pour changer ça. Peut etre en élargissant l'isolation des pads du composant concerné.

Pourquoi prendre du 70µ alors que c'est 35 le standard ?

oops...c'est une erreur... un truc qui trainait et j'ai pas les bons réflexes! c'est pour ça que tu es là avec tes yeux de lynx rien ne t'échappe et tu m'oblige a aller dans les détails. C'est tant mieux!

Je fais le raisonnement en entier :
L'ampli consommera en régime normal une puissance moyenne de quelques Wrms. Si j'écoute très fort, quelques dizaines de Wrms. Le courant moyen reel sera rikiki !
Pour dimensionner au maxi, prenons la SMPS qui peut fournir en régime permanent 300W (400W en peak brièvement). AU delà, la protection over-current la coupe. Elle a un fusible 3A ou 5A, je n'arrive pas a lire. Prenons 300W, cad avec rendement 90%, 330W tirés coté secteur soit 1,4A. C'est un majorant très large p/r au courant moyen qui circulera vraiment.
Je néglige la consommation 5W maxi derrière l'acdc. Il n'y a pas vraiment de facteur aggravant qui viendrait surchauffer les pistes. Le relais et ACDC vont tiédir mais ça ne va pas chauffer bien fort et ils sont bien dégagés pour dissiper.

Selon la calculatrice Kicad, une piste largeur 2,5mm, sur longueur de 5cm, en 35µM et en acceptant 10°C d'augmentation de température permet 4,6A sur une piste externe. Le calculateur digikey dit pareil. Ils ne font pas la différence top/bottom, seulement externe/interne.
Avec piste de 2,5mm, cela me donne un facteur de sécurité de x3 p/r au pire des cas, ça devrait être bon de ce coté.

Pour les pistes en 5V ce sera 1A maxi. Avec pistes de 1mm, je suis très large aussi.


Kicad donne aussi une table des distances d'isolation électrique a respecter selon IPC 2221.
j'ai encadré les cases qui je crois me concernent. Ligne 250V et colonnes B4 pour distance entre pistes et A6 pour piste-pin ou pin-pin.



En cherchant ailleurs, cette page donne des détails sur les distances a respecter en air libre et sur pcb selon différentes situations.
En appliquant sa manière de calculer :
- Entre deux pistes, sur un pcb, degré pollution 2, 250Veff, c'est 0,56mm. Il fait x2 pour la sécurité = 1,04mm mini requis entre deux pistes secteur.
- Entre piste et composants ou entre composants, ce sont les chiffres de distance d'isolation dans l'air à prendre. Ce serait 2mm pour une protection "principale" ("Basic" in english) et 4mm pour renforcée.

En conclusion, je suis pas si mal. Le pire est la piste rouge secteur qui passe entre les pins secteur d'entrée du convertisseur ACDC : Il y a 2mm seulement. Va pour une conformité "protection principale" et non "renforcée".

[alka]

quelques modifications


- les connecteurs qui étaient a droite sont passés en bas : cela libère l'antenne.
- me suis amusé avec le plan de masse, libéré au maximum sous l'antenne
- borniers a vis a gauche. Ca feras moins de fils qui s'entrecroisent au dessus
- la rangée de pads en haut me génait pour le routage. Or la plupart des pins ne servent pas. Je décide virer les pins 5,6 et 7. J'utiliserai des supports picots de 8pin et 4pins. Ca libère le passage.
- pads élargis pour soic8 à souder à la main tremblante et mes yeux fatigués. Peut etre trop larges maintenant

Les composants manquants sont commandés. Je pourrai bientôt faire un essai d'implantation des pcbs en taille réelle.

[thierryvalk]

Va pour une conformité "protection principale" et non "renforcée".

Beaucoup de chiffres…

Je me suis sans doute mal exprimé.
Entre Phase et Neutre ou même via terre une isolation renforcée n'est pas nécessaire.
Par contre entre une tension "dangereuse" et un élément conducteur accessible non mis à la terre oui.

Ce qui fait que tes 2mm ne sont pas problématiques et qu'il faut avoir une bonne distance entre le 230V et tout ce qui est après l'AC/DC.
Il est courant de voir le PCB fraisé à ces niveaux pour améliorer l'isolation .

[alka]

Il est courant de voir le PCB fraisé à ces niveaux pour améliorer l'isolation .

oui j'ai lu ça. Pour le creepage en anglais. C'est rusé

edit : j'ai retrouvé le lien. C'est ici http://blog.optimumdesign.com/clearance ... b-assembly

[alka]

Finalement, pour la partie power, j'abandonne les faston pour le secteur. Un bornier a vis pour la sortie juste a coté de l'entrée. C'est plus sécurisé et plus facile.



En principe, j'ai fini pour les deux cartes principales.
Reste a faire la petite cartelette pour l'atténuation passive du signal sortant du DSPiy vers l'ampli. Reflexion en cours pour que ce soit facile a monter et a cabler.

[alka]

pour l'atténuation passive a résistance des sorties AOUT1 à 4 du DSPiy concernées par l'appli 2x2+1,

A défaut d'une meilleure idée, j'imagine une cartelette a plugger sur les picots des sorties AOUT concernées.
Sur le DSPiy ce serait a cet endroit :


La cartelette fait 25x15mm. A priori ça passe. En bas sur la photo, il y a le connecteur coudé 2x6 qui est monté sur mon DSPiy et que je préfère ne pas dessouder si pas indispensable. En haut, ma cartelette mange un peu sur la pin GND de la sortie Aout6 mais je ne l'utiliserai pas. J'ai prévu ocazou d'utiliser la sortie Sub+ en Aout5, celle qui est au bout.
J'ai essayé d'autres connecteurs mais même les plus petits en ma possession sont trop grands. Je pars sur des simples picots en sortie.


Le schéma est assez immédiat. La seule subtilité est la numérotation pour qu'il y ait un LOW et un HIGH par TPA3251 pour équilibrer la charge et la dissipation.


Le circuit


et en 3D : pour une fois c'est le dessous le plus intéressant


Je laisse murir pendant le week end et reste l'écoute de commentaires

[thierryvalk]

Sur ce genre de PCB il faut faire en sorte de pouvoir changer facilement l'une ou l'autre résistance.
Tu as routé du GND alors qu'il le sera automatiquement via les plans de masse.
Au final, c'est le frein thermique qui est moins efficace sur le plan thermique vu le rajout de ces pistes.

[alka]

merci de tes commentaires toujours pertinents

je ne suis pas bien satisfait non plus de la répartion des composants. J'ai fait une v2 qui me parait meilleure. Les picots de sortie plus proche de la rangée de fixation en dessous pour minimiser l'effort mécanique. L'accès aux résistances est un peu melleur aussi. Pour vraiment mieux, il faudrait élargir la cartelette.J'ai la place et 20mm au lieu de 16 ne changera pas grand chose. Je sais pas pourquoi je résiste intérieurement! .

v2 : annulée et remplacée par v3 post suivant

OK pour les pistes GND. Je n'y connais rien sur les freins thermiques. Sur un pad gnd, j'essaie de router les pistes par un coté (pas dans un angle) pour ne pas surcharger et pour le reste je fais confiance à Kicad.
Par défaut pour les freins thermique, il met longueur = largeur = 5.08mm. L'isolation du plan de masse est de 0,25. L'isolation des pistes est à 0,25 aussi. Ca t'inspire une réaction ?

Il me semble qu'on avait parlé taille des vias il y a quelques années mais je ne me rappelle plus. Kicad met par défaut des vias de 0,8 perçage 0,4.

[alka]

une v3 qui me parait mieux. 25x18mm