PCB voor tablet-media in auto

Op 17 januari 2023 13:40:34 schreef jw_codered:
Goedendag, Ik ben voor een eerste keer bezig met een ontwerp voor een PCB om media in mijn auto te regelen. Ik gebruik hiervoor EasyEDA. Hierbij heb ik de volgende externe aansluitingen:

• Tablet ingebouwd in dashboard met USB-C
• USB camera (reverse) met USB-A
• USB volume controller met USB-A
• ~12V input vanaf accessoires van de auto (alleen stroom op contact)
• Wipschakelaar om voeding van de tablet te schakelen

Mijn pcb bevat nu de de volgende componenten:

• 3x USB-A connector female
• 1x voltage regulator 7805
• 1x USB HUB (heeft 4 aansluitingen)
• 2x DC connector (voor voeding input en tablet-voeding-schakelaar)

Mijn vragen zijn:
- Welke voltage regulator wordt er geadviseerd in deze situatie? Mijn auto geeft regelmatig 13V aan, dus de input is niet zuiver 12V.
Automotive spul moet daar tegen kunnen
- Zijn er nog meer componenten nodig die ik over het hoofd zie?
Moeilijk te zeggen. Ik weet niet wat die print moet gaan doen
- Kan ik voor verschillende USB data leads de Dp onderling verbinden, als ook de Dm? Of wordt een USB-Hub geadviseerd?
Datalijnen doorverbinden kan nooit
- Alle tips zijn welkom

Begin eerst eens met een schema, dan kunnen we advies geven. Nu is het een beetje gokken.

Hierbij het schema wat ik tot nu toe heb opgesteld. De componenten heb ik uit de library gehaald. Of ik uit de beschikbare componenten de juiste heb gekozen weet ik niet.

De PCB heeft 2 doelen:
- De apparaten die via USB aangesloten zijn voeden vanaf de 12v aansluiting
- Daarbij wordt de voeding van de tablet onderbroken door een aansluiting voor een eventuele schakelaar
- De data van de beide USB poorten (Camera en Controls) naar de tablet sturen

Ik zie een kortsluiting (7805 GND en output met elkaar verbonden) plus de nodige condensatoren/elco's voor ontstoring (en daarmee een stabiele 5V) ontbreken.

Lees de datasheet van de 7805 en kijk welke extra onderdelen daar worden aanbevolen en wat de waardes zijn. Een diode over de ingang/uitgang van de regelaar wordt soms ook aangeraden, is met piekspanningen in een automotive toepassing wellicht verstandig.

Hoeveel stroom moet de 7805 leveren, en zit je goed met de koeling? De 7805 zet het spanningsverschil (tussen ingang en uitgang) maal de stroom om in warmte. Met ca 7 V verschil en wellicht honderd/enkele honderden mA (tablet laden!) kon goede koeling (koellichaam) wel noodzakelijk zijn. Of een 7805 niet geschikt.

Op 17 januari 2023 13:40:34 schreef jw_codered:
- Kan ik voor verschillende USB data leads de Dp onderling verbinden, als ook de Dm? Of wordt een USB-Hub geadviseerd?

Nee, USB is altijd point-to-point. Er kunnen maar 2 dingen op 1 kabel aangesloten zijn. 1 aan de ene kant, 1 aan de andere kant. Een hub vormt dus "een apparaat aan de andere kant" en dan dus voor z'n downstream poorten steesd weer een "host" waar weer een nieuwe kabel+apparaat aan kan hangen.

Mijn advies: Maak eerst een prototype wat in een schoenendoos zit, met gewoon een hub uit de winkel, schakelaars enz. Pas later een print gaan ontwerpen.

Ik zou automotive grade spanningregelaars gebruiken. Maar een 7805 kan veel hebben.
Ook de nodige protectie diodes/zeners en een TVS op de ingang en misschien een crowbar op de uitgang. Als je een fout maakt of er iets fout gaat doordat je een hoop onderdelen weglaat, blaas je gelijk al je randapperatuur op. Heb een apparaat voor reparatie gehad waar iemand bij een DIY reperatie poging meer dan 7V op een PCB had gezet waar alles 5V was. Bijna elk IC was overleden.

Kijk in de datasheet van de regelaar wat ze adviseren. Bij de 7805 in ieder geval condensators op de in en uitgang. Ik zet meestal een diode in sper over de regelaar.

Onderdelen kosten bijna niets dus bespaar niet op condensatortjes, TVS diodes en zeners.

Henk H, bedankt! Ik ga me inlezen in de componenten die nog nodig zijn en zeker ook de 7805. Koeling is inderdaad een factor waar ik rekening mee moet houden.

rew, ook bedankt! Ik heb de apparaten individueel al eens aangesloten gehad, maar nog niet via een hub. Dat is een goeie tip, ga ik ook doen! Zojuist heb ik ook wat leesvoer gevonden over USB op PCB's dus ik ben voorlopig onder de pannen. Eerst terug naar een schoenendoos en de tekentafel.

fred101, ook bedankt! Mooi weer een aantal componenten en schema's die ik nog niet kende.

Dat is best wel een uitdaging voor een eerste PCB.

USB werkt met hoge frequenties, en dan wordt de layout nogal erg belangrijk. Alle data lijnen even lang bijv, niet te veel capacitief koppelen naar naastliggende lijnen. Ik weet daar ook niet veel van, maar ik blijf dan ook ver weg bij die frequenties.

USB2 is al 480 Mb, USB3 gaat nog veel hoger.

USB3 heeft "impedance controlled PCBs nodig. Die krijg je niet voor $2 bij JLCPCB.

480Mbps heb ik werkend op zo'n $2 voor tien PCB van JLCPCB. Zijn er ondertussen honderden van gemaakt. (ik heb de onderdelen hier liggen voor nog een stuk of 150, moet ik nog eens op de printjes zetten.)