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Autor Tema: Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.  (Leído 2206 veces)

Desconectado JUANJO

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Os dejo por aquí unas cuantas imágenes de mi ultimo proyecto, es un 4 placas, con control de EMIS y normativas médicas, el sistema cuenta con dos ailsamientos galvanicos de 2,5KV para que el sistema de seguridad sea total y un problema en algún modulo del sistema no se propague por los demás, los módulos son comunicaciones, control y analógico.

la parte analógica cuenta entre otros sistemas cuenta con un conversor TRUE RMS, un ADC de 24 bits con autodiagnóstico, un filtro de orden 6, varios switch analógicos, reguladores LDO de bajo PSRR y un elevador de tensión bipolar, todo de la mano de Analog Devices (en mi opinión una de las mejores empresas de electrónica que existe)

La parte de control la lleva a cabo un microcontrolador de Renesas, con funciones de seguridad funcional, ademas el sistema cuenta con RS485 aislado y conexión ethernet.

La parte de alimentación es una fuente AC/DC Recom de 5W, y un conversor DC/DC de murata de 2W. Todo el sistema se ha diseñado siguiendo las normas para las emisiones emi, vigilando las impedancias y las corrientes de retorno.

El sistema tambien cuenta con otra placa mas simple donde va montado el display, pulsadores, led indicativos, etc.

Obviamente al ser un producto comercial, no puedo revelar nada de su uso o funcionamiento, pero si tenéis alguna duda sobre el diseño hardware no dudéis.

Un saludo













« Última modificación: 26 de Noviembre de 2018, 20:52:55 por JUANJO »
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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #1 en: 27 de Noviembre de 2018, 07:00:33 »
¿Porqué no nos cuentas algo sobre las partes delicadas del diseño de esa fabulosa PCB y cómo has afrontado su realización?

Desconectado JUANJO

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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #2 en: 27 de Noviembre de 2018, 07:36:55 »
Pues las partes mas delicadas, a parte del ADC y acondicionamiento de la señal, han sido mantener las emisiones a ralla para las pruebas normativas del EMC que deberá de pasar, por ejemplo, si os fijais en la derecha del PCB vemos un corte en la masa formando un rectangulo, esto esta diseñado de esta manera para encerrar las corrientes de retorno del elevador bipolar en una zona del pcb que no repercuta en el resto, creando emisiones y ruidos. AL ser un sistema conmutado hay que vigilar los bucles de retorno que se crean entre la salida, bobinas, pin SW etc.

Otra parte compleja han sido los aisladores digitales, los cuales solo pueden ser rutados en placas de 4 capas para cumplir con los estandar clase B de emisiones, ademas cuenta con condensadores de alta tensión de stiching a traves de la barrera de aislamiento.

Ademas de este aislamiento, tenemos el aislamiento en el 485, este ademas cuenta con alimentación isopower dentro del propio integrado, y necesita unas consideraciones especiales, ademas de unos filtros creados con ferritas y condensadores, no puede tener zonas de cobre por debajo de algunas zonas para evitar acoplamientos,(son los cortes que veis cuadrados en las zonas en la parte de la izquierda). En principio diseñe un condensador de stiching embebido en el PCB, pero debido a que el stack de prepeg es bastante ancho, tenia que poner mas área de cobre, así que al no poder tuve que colocar un condensador discreto de 2KV.

El AC/DC de Recom, tambien cumple con la clase B, y al DC/DC se le han añadido unos filtros LC para superar la clase A y cumplir asi la B de nuevo.

El rele, es un rele que cumple las normativas IEC 61810, EN60947-4-1, EN60947-5-1.

El stack es:

señal (alta frecuencia)
GND
POWER
señal (baja frecuencia)

un saludo.
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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #3 en: 27 de Noviembre de 2018, 12:45:51 »
Hola Juanjo,

¿Has podido hacer simulaciones de EMI de algún modo?

Yo estoy intentando convertir un proyecto Kicad a un formato que pueda importar en Ansys, todavía sin éxito.
Tampoco conozco simuladores con formato libre.

Saludos,
Pedro.
Pedro

Desconectado JUANJO

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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #4 en: 28 de Noviembre de 2018, 08:24:58 »
Que va, hacer simulaciones de EMI es difícil y la verdad es que luego puede pasar cualquier cosa (como en cualquier simulación) me ido apoyando siempre en el fabricante, recomendaciones, notas de aplicación de layout para esos componentes en concreto, etc.

Ademas de saturn y polar.

ahora ha cruzar los dedos.

un saludo
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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #5 en: 28 de Noviembre de 2018, 12:05:41 »
Te ha quedado muy bien esa placa y se ve que has hecho un buen trabajo, suerte en la fase final con las pruebas EMI.

Los micros de Renesas qué tal están? Hay buena info, documentación, compilador...?

Desconectado JUANJO

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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #6 en: 29 de Noviembre de 2018, 07:55:51 »
Pues he utilizado muchos micros, y te puedo decir que Renesas es de los mejores que hay, no es de extrañar por que se usa tanto en automoción y competiciones deportivas tipo formula uno etc.

Son muy robustos, y practicamente no tienen bug como los microchip o los st, pero lo mejor es su entorno de desarrollo.

Hace un tiempo, yo los tenia totalmente descartados por que su entorno era de pago, pero de miles de euros, era algo parecido a qualcomm, destinado solo a las grandes empresas que pudieran permitírselo. Pero en una reunión de fabricantes nos comentaron que habían liberado todas las herramientas, incluso las librerías gráficas.

Y la verdad que muy bien, tienen un RTOS que esta integrado con su generador de código y tu generas directamente las task o los hilos, completamente independientes, ademas de que tienen una portabilidad entre familias praticamente total. Si tiene el mismo numero de patas, basta con cambiar uno por otro. También cuentan con seguridad, no me refiero a antipirateria o copia, sino a tareas de seguridad funcional, cosa que muy pocos micros tienen. Las librerías estan mantenidas por una empresa de software que hace que cumplan las normativas tipicas para la seguridad, etc.

No es como los demas que entras en una función y las librerías estan desarrolladas con bucles while.

la parte mala, son un poco mas caros, pero como pasa con texas, analog devices, y este tipo de empresas... la calidad hay que pagarla.

yo me compre una de estas tarjetas que son muy baratitas por si quereis testearlos, aunque son muy básicas:

https://www.renesas.com/eu/en/products/synergy/hardware/kits/tb-s5d5.html


un saludo.
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Desconectado ElektroQuark

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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #7 en: 29 de Noviembre de 2018, 14:50:29 »
¿Facilidad para conseguir sus michos a nivel aficionado?

Desconectado JUANJO

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Re:Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #8 en: 29 de Noviembre de 2018, 20:57:36 »
¿Facilidad para conseguir sus michos a nivel aficionado?

No hay problemas en encontrarlos, los principales proveedores los tienen, por ejemplo un S3

https://www.mouser.es/ProductDetail/Renesas-Electronics/R7FS3A17C3A01CFBAA0?qs=sGAEpiMZZMve4%2fbfQkoj%252bC6B%2f65HzTWJCpwC8Hk46V0%3d

https://www.digikey.es/products/es?keywords=R7FS3A17C3A01CFB%23AA0

Si los compras a precio unitario como ves son caros, y se que mucha gente diria, por ese precio tengo (por ejemplo) un m7 de st a 300Mhz o un atmel sam s7.

Yo he probado todos esos, y os puedo asegurar que no cambio un renesas de 48 Mhz (el bajo de gama) por un M7 de st o atmel ni de co*a  ;)
y cuando digo que los he probado no me refiero a usarlos en alguna placa de evaluación y eso, si no en proyectos que han salido al mercado, o sea, que me he peleado con ellos y los conozco bien.

Si comparamos micros, yo creo que habría que hacerlo por grupos, por ejemplo :

 PIC32, atmel sam y st;
 Kinetis, FM de cypress;
 Renesas y C2000 de texas instruments
etc.

un saludo
« Última modificación: 29 de Noviembre de 2018, 21:02:20 por JUANJO »
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Re: Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #9 en: 24 de Enero de 2021, 21:58:29 »
Hola

Antes de nada perdonad por reflotar un hilo viejo. Me acabo de registrar (aunque creia que ya lo estaba hace años  ::) ), pero suelo visitar de vez en cuando el foro.

Refloto el hilo, primero para felicitar el proyecto, muy bueno y luego para preguntaros si podeis poner bibliografia sobre el tema de las EMI, impedancias, etc. Hace poco hice un proyecto en Kicad pero basicamente hice las cosas al "tuntun", poniendo muchas vias por tema de retorno de la corriente, etc; pero sin saber mucho porque lo hacia y si lo hacia bien. Tengo hecho un esquema nuevo en kicad pero me toca hacer el PCB pero igual lo pongo en otro hilo para no ensuciar mucho este.

De nuevo felicidades por tan proyecto, que por cierto somos compis de otro foro  ;). Muchas gracias.

Saludos
Anto

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Pedro

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Re: Nuevo Proyecto PCB 4 capas, corrientes de retorno, EMIs, impedancias, etc.
« Respuesta #11 en: 26 de Enero de 2021, 10:57:36 »
Hola Kid_Bengala, pues son cosas que se van aprendiendo con el tiempo y por muchos sitios distintos, muchos componentes, sobre todo ucontroladores o integrados de potencia, te dan en sus hojas de datos o notas de aplicación las nociones para rutarlos correctamente. Muchas compañias como texas instruments o analog devices te dan documentos explicativos totalmente gratuitos (como el que te ha pasado pkidad), yo he aprendido con estas cosas muchisimo mas que en la carrera, donde solo te enseñan a resolver examenes o problemas que luego poco tienen que ver con la vida real.

voy a sumar unos cuantos documentos que tengo en el ordenador sobre el tema, te los cuelgo en dropbox:

https://www.dropbox.com/s/p4ijrtcevfdotit/Documentos%20divulgativos.7z?dl=0
 
También hay algunos que no puedo colgar por ser de pago, pero si puedes hacerte con el libro "Getting EMC right first time" es bastante bueno para empezar y con nociones bastante genéricas.

En cuanto al proyecto de este post, evoluciono y se sumaron otros proyectos que hice creando un ecosistema completo de vigilancia de quirófanos y ucis. Incluso un sistema por el cual te indica cual de las maquinas presentes en el quirofano es la que esta produciendo el fallo.

y por cierto, paso el laboratorio de certificaciones a la primera y sin ningún problema.¡  ;D ;D
« Última modificación: 26 de Enero de 2021, 12:48:48 por JUANJO »
Juan José Perales Serrano

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