@VBDUnit

Привет всем!

Пытаюсь в управление 17 адресными светодиодными лентами с STM32 F072b discovery (отладочная плата). У каждой ленты 3 контакта - ноль, +5В, и дата-пин. Данные идут с компа по USB CDC и далее их контроллер раскидывает по лентам. Ленты питаются от трёх блоков питания по 5В/40А каждый. Суммарно ленты жрут до 400 Вт. Нули блоков питания, контроллера и лент соединены. Таким образом, контроллер питается от компьютера по USB, а ленты - от блоков питания. Дата пины лент изначально соединялись с пинами контроллера через резисторы, далее схема усложнилась.

Проблема в том, что плата горит где-то через день два.

Сначала дата-пины были подключены через резисторы 220 Ом. Плата при сильных перепадах света отключалась от компа. Через некоторое время плата отбросила ласты. Я предположил, что это вызвано тем, что ленты в какой-то произвольный момент начали жрать энергию из дата-пинов. Резисторы заменил на 470 Ом, каждый блок питания на выход поставил по 6 электролитических конденсаторов параллельно 6,3 в 2200 мкф + К73-17В, чтобы точно избавиться от возможных помех. Контроллер почти перестал самопроизвольно отключаться, но снова сгорел. Тогда я соединил дата-пины лент с контроллером через 3 микросхемы К561ЛН1. В каждой стоит по 6 инверторов + каждая микросхема имеет внешнее питание. Внешнее питания микросхем соединил с блоком питания. По задумке, даже если лента захочет получить энергию через дата-пин, она будет с этим делать через микросхему, которая, в свою очередь, будет получать энергию от БП, а не от контроллера. Поскольку с выхода микросхемы сигнал инвертированный, чуток подправил код прошивки, чтобы оно выдавало инвертированный сигнал. Контроллер сгорел за 10 секунд. Заказал ещё 3 платы.

Как можно видеть, я очень настойчивый и тупой, но мне всё таки начинает надоедать жечь платы, и я хочу понять, что блин, происходит. Почему они горят? Я же уже всеми возможными путями изолировал ленты от того, чтобы они получали энергию с контроллера, сейчас ко мне едет гальваническая развязка для USB, есть ещё мысль через диоды, которые мне посоветовали, сделать дублирование питания контроллера с блока питания.

Что нужно сделать, чтобы выяснить, почему оно горит? Неужели он может из USB вытащить столько тока, чтобы спалить себя? И зачем/почему он это делает? Как мне правильно провести диагностику этой проблемы?

0

@Rius

Поставьте гальваническую развязку МК от силовых цепей. С правильной разводкой, а не формально.

Возможно, импульсы по питанию приходят при изменении нагрузки у лент.

1

@VBDUnit

Имеется ввиду питание от USB? Потому что с блоками питания МК, по идее, и так не связан. БП подключены к лентам и к микросхемам-инверторам, а контроллер через микросхемы-инверторы к дата-пинам лент. Заказал я вот это: https://aliexpress.ru/item/329... 4aa6LcDrk5 Если это дичь, то, пожалуйста, посоветуйте, что взять правильно.

Т.е. даже резисторов и этих микросхем не хватает, чтобы заглушить всё это?

0

@Rius

VBDUnit,
Выходы МК на светодиоды. Фотодиоды на управление лентами.
Это оптопара, гальваническая развязка (один из видов).
Между МК и лентами не должно быть никаких проводников.

Это предположение, самое простое. Проверьте.

1

@VBDUnit

Ок, понял. Вопрос - что лучше взять? Ширина импульса при передаче данных 400 нс, фронт лучше держать в пределах 30 нс. Как я понимаю, далеко не всякая оптопара такое даст. Вы не могли бы посоветовать, где/как найти подходящую для такой задачи оптопару/другую развязку?

0

@Rius

Adum250n, например. Для просто цифрового сигнала. Задержка сигнала 13-15 нс. Фронты 2.5 нс.
Посмотрите, как демонстрационная плата разведена.

Оптика лишь один из вариантов изоляции.

Для spi отдельные микросхемы изоляторов есть.
Смотрите на analog.com (недоступен в России).

1

@VBDUnit

Посмотрел, вроде подходит по характеристикам, но в продаже не нашел.
Подойдет ли мне ADUM7440CRQZ?

А можно использовать их для случая с адресными лентами? Там же вроде далеко не SPI, а нечто очень примитивное.

0

@Rius

У этой задержка раза в 3-4 больше. Но, может, это не принципиально и всё заработает.

SPI это такты и данные. В принципе, это не то же, что используется в лентах? Пробуйте на том, что можно легко достать.

Цены нынче ппц.

Изолятор usb поможет, если проблема в разнице уровней между землями ПК и питания лент.

0

@VBDUnit

Хотелось бы уточнить, что означает "время задержки распространения"? Это именно задержка? Т.е. сигнал +- такой же, просто по времени отложен, или оно мне фронты растягивать будет и/или ширину импульсов, потому что, например, включение быстрее выключения?
Там только данные по 1 пину, тактов нет. Протокол такой:

Я всё округлил до 0.4 - 0.8 мкс, чтобы было проще, но суть не меняется.

Я только не совсем понимаю, почему у него нет внешнего питания. С данными понятно, тут можно разными способами сделать. Но откуда он энергию берет на выходе? Он что, берет +5В с USB, генерит частоту, пихает в трансформатор, потом обратно?

0

@Rius

Задержка, видимо, именно задержка. Фронты там отдельно прописаны.
Тогда SPI изолятор не особо нужен.

На плате показан изолятор 0505. Это как бы трансформатор. Из 5В в 5В постоянного тока, с изоляцией и стабилизацией.

1

@VBDUnit

Минуточку. Я тут осознал один нюанс. У контроллера несколько земель (4 штуки). Когда я последний раз делал всё через микросхемы, я их (микросхем) землю соединил с одной землёй контроллера, а с нулём блоков питания соединил другую землю контроллера. Плюс ещё есть та земля, которая у контроллера через USB соединена с нулём компа. Поскольку физически это 4 земли на плате, которые соединены с 4 ногами-землями чипа (т.е. я задействовал 3 из 4), то точка их соединения находится внутри чипа. Таким образом получилось, что разность нулей компа и блоков питания уравновешивалась через чип. Я померил разность потенциалов нуля блоков питания и нуля компа (USB) осциллографом (в момент измерения они не соединены вообще никак). И разность потенциалов такова:

Т.е. вот эта вот дичь уравновешивалась через тонюсенькую дорожку(и) внутри чипа. Я может чего-то не понимаю, но, вроде как, для техпроцесса, по которому сделан чип, 26 вольт это примерно для макроскопической схемы 26 киловольт. Ну примерно, со всеми вытекающими и испаряющимися последствиями.

Если эта гипотеза верна, то следует просто сделать так, чтобы уравновешивание нулей между компом и контроллером шло вне платы, и, уж тем более, вне чипа. Например так: земля контроллера и так соединена с нулем блоков питания в одной точке. Я беру, и в USB проводе, соединяющем комп с БП, убираю нулевой провод. Т.е. там только +5В и два сигнальных. А ноль USB из компа я отдельно толстым проводом соединяю с нулями тех же БП. Получается, нули объединены в одной точке, которая лежит ВНЕ контроллера и ВНЕ чипа. А потом уже ИЗ этой точки идёт ответвление в контроллер.

Я понимаю, что лучше гальваническая развязка, и, как только она приедет, поставлю её, но мне хочется узнать, насколько моя гипотеза может быть реальной.

0

@Rius

Ну это же азы...
Все выводы цифровой земли МК соединяются меж собой снаружи, на плате. Если аналоговая часть не особо мудрёно используется, к ним же и аналоговую землю прицепить. Свободных выводов питания оставлять не стоит, ни цифровых, ни аналоговых.

Из кабеля USB провода убирать нельзя. Ещё и USB сожжёте в компе.

1

@VBDUnit

Так, понял. Хорошо, а про свободные выводы питания - т.е. мне все 4 земли надо на контроллере завести на 1 точку?

PS. Все дохлые контроллеры при подключении по USB начинают самопрожарку (видео в приложении). Я подозреваю, что оно, в принципе, ремонтопригодно, т.е. сдохло что-нибудь по питанию + сам чип.

Миниатюры

 

Вложения

mov_03_28_20_38_26_64[1].mp4 (1.33 Мб, 10 просмотров)

0

@Rius

Не землю, а питание. VDD и прочие, их там тоже несколько. И не как попало, а по app notes'ам и datasheet'ам.

7 правил проектирования печатных плат читайте внимательно всё. И, в частности, тут уже про землю.

1

ValeryS

судя по фотографии, там вылетает стабилизатор на 3.3В, типа такого ADP3303ARZ-3.3
но чаше всего при пробое сего девайса проходит напрямую 5В и выжигает процессор

1

@VBDUnit

Спасибо, хорошая штука, узнал много нового. У меня вопрос - на блоках питания стоят пачки конденсаторов (суммарно 16000 мкф 6,3 В); от блоков питания до лент идут провода длиной где-то 1 м (медь 2,5 мм²). Нужно ли мне ещё дополнительно ставить конденсаторы непосредственно на сами ленты, или это избыточно?

Есть подозрение что это он, но в таком случае ремонт платы почти что нерентабелен Может хоть ST-Link хоть выжил.

0

ValeryS

не сказал бы что не рентабельным, камень стоит все таки дешевле чем плата, и не факт что он вылетел. Выпаяй стабилизатор и прозвони цепи 3.3 в и землю, если сопротивление большое выше чем десяти Ом, то процессор скорее всего живой

1

@VBDUnit

Т.е. то что я земли уравновешивал через чип - это не гарантирует его смерть?

0

@Rius

VBDUnit, неисполнение рекомендаций по разводке плат, если вы явно не уверены в том, что делаете, гарантирует проблемы.

1

@VBDUnit

У меня там, где инверторы стоят, платы нет (да это плохо, планирую переделать в виде платы), там зверь с миллиардом проводов, но суть вещей, которые описываются в статье, я уяснил

Я тут просветил насквозь плату с контроллером, и понял, что ноль там выполнен сплошной заливкой по всей плате, и соединяет все 4 пина на плате, пины контроллера и нули USB между собой. Следовательно, моя гипотеза об уравнивании нулей через кишки контроллера неверна, и сгорело всё по другой причине.

Добавлено через 5 минут
Снова возникает вопрос - почему с инверторами всё сгорело в хлам за несколько секунд, а без них - сгорало долго?

0