Complete-Platine mit oder ohne integrierter Kopfhörerplatine?

Hardware
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Jut, also ich habe einfach mal 1k integriert.

Stromversorgung
Stromversorgung1712×688 13.5 KB

@JHB Du wolltest ja, dass man die Möglichkeit hat, das Ganze auch auszuschalten und gleichzeitig den Akku laden zu können.

Über JP7 (die Bezeichner werden sich ggf. nochmal ändern) hat man die Möglichkeit, das Ganze mit und ohne Akkuspannungsüberwachung laufen zu lassen. Meine Idee ist jetzt, dass man über JP7.2 einen PullDown mit 10k macht, den man über einen externen Schalter via J15 triggern kann.
D.h. man wird hier einen Gesamtwiderstand von 110 kOhm haben (R36 + R22), was bei 3,2 V zu einem Strom von 29 µA führt. Da kann man mit leben denke ich.

Nachteil ist nur: Wenn man die Akkuspannungsüberwachung deaktivieren möchte, dann funktioniert das zusätzlich mit dem externen Schalter so nicht. Grund: EN_BBC hängt direkt an VINA und das wiederum hängt mit einem 0.1k-Widerstand an VIN (im Datenblatt so empfohlen). Da mit dem Widerstand runterzugehen macht keinen Sinn, das braucht ja viel zu viel Strom.

Ich möcht’s nicht unnötig kompliziert machen. Da kann man mit leben, dass es nur gleichzeitig mit Akkuspannungsüberwachung geht, oder?
Nachdem ich hinter dem SGM809 das RC-Glied eingefügt habe, funktioniert die Schaltung auch so, wie ich das gerne hätte. Ich habe auch extra JP8 eingefügt, so dass man die RC-Schaltung optional noch mehr dämpfen kann.
Es kann allerdings vorkommen, wenn der Akku schon sehr weit entladen ist und kein USB angeschlossen ist, dass die Spannung beim Starten des TPS63000 leicht einbricht und der SGM809 das Starten unterbindet dann unterbindet. Man kriegt das dann nur gerettet, indem man USB auch anschließt. Allerdings habe ich meine Tests bisher mit 3,08 V CutOff gemacht. Meine Idee ist, für LFP auf 2,63 V zu gehen und LiPo bei 3,08 V zu lassen.

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Mich treibt ja ein bisschen die Frage um, ob wir auch noch 5 V brauchen. Für drei Sachen:

a) Neopixel
b) MAX98357a
c) PN5180

Fragen dazu:

Neopixel

Klappt das, wenn wir 5 V Versorgung haben, jedoch nur mit 3,3 V-Signalen arbeiten?

MAX98357a

Brauchen wir das? Brauchen wir mehr Leistung? Ich würde ja sagen, dass das Ganze mit 3,3 V laut genug ist.

PN5180

  • Bringt uns das tatsächlich Benefit?
  • Die Frage ist hier insbesondere, ob man den Schaltregler für 5 V immer laufen lässt oder ob man den auch abschalten kann im Deepsleep des ESP32 (außer man nutzt LPCD). Schaltet man ihn ab, dann ist aber die Frage, was der Trigger ist, um ihn einzuschalten. Ich habe da irgendwie Bedenken, dass das Starten dann zu lange dauert und wir, wenn wir den zweiten Schaltregler immer laufen lassen, unnötig hohe Standby-Verluste haben.
  • Eine andere Variante, einfach aber irgendwie auch dreckig, wäre ein Schaltregler mit 5 V, dem ich hinten noch einen LDO spendiere, damit wir 3,3 V zusätzlich haben.

Also wir hatten das mit den 5 V hier immer mal wieder diskutiert. Ich persönlich würd’s eher weglassen (Kosten, Komplexität), aber ich wollte mir mal Meinungen einholen.

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Das kann beim Neopixel Probleme bringen. Ich meine mal gelesen zu haben, dass die ws2812b ein highlevel von >0,7 x VVS erwarten also ca 3,5V. Dann bräuchtest du wieder einen Levelshifter.

Beim Verstärker brauche ich nicht die 3W - wenn es nach meinem Sohn geht dann brauchen wir das :slight_smile: aber die 0,9W bei 3,3V sind schon ordentlich

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@JHB Ich habe die Switch-Funktion jetzt doch nochmal angepasst:

Switch
Switch2164×1146 148 KB

Links haben wir den ORing, der zwischen USB und Akkuspannung umschaltet. Dann geht das Ganze (jetzt) in einen High Side Switch (Q5, PMosfet), der standardmäßig über R39 auf GND gezogen wird und somit durchschaltet. Über R40 kann über einen externen Switch (J3) das Gate hochgezogen werden, so dass der High Side Switch sperrt.

Ist der High Side Switch gesperrt, so wird also weder der Spannungswächter (U8) noch der Schaltregler (U7) angesteuert. Über R40 + R39 ergibt sich dann ein dauerhafter Strom, der bei etwa 10 µA pro V (Akku-)Spannung liegt. Ich denke da kann man mit leben.

Auch der CH340 (nicht im Bild) ist dann nicht aktiv, da er mit 3,3 V versorgt wird. Ich weiß jedoch nicht, ob das irgendwie kritisch ist, wenn er nicht mit Spannung versorgt und aber über die Signalleitungen 5 V erhält.

Der Akku kann weiterhin geladen werden in diesem Zustand, da der TP5000 über VBUS gespeist wird (links oben im Bild).

Meinungen?

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Das sagt Chatgpt zum ch340:

Problem: Signal anliegen ohne Versorgung (VCC = 0 V)

Wenn am Eingang eines digitalen Bausteins wie dem CH340 ein High-Pegel (z. B. 5 V) anliegt, während die Versorgungsspannung nicht vorhanden oder ausgeschaltet ist:

Die ESD-Schutzdioden in den Eingangspins leiten Strom ins Bauteil, da sie normalerweise auf VCC geklemmt sind.

Das bedeutet: Strom fließt vom Signaleingang in die interne Logik, obwohl der Chip nicht regulär versorgt wird.

Das kann zu:

Latch-up führen (Baustein blockiert sich elektrisch),

Thermischer Belastung und ggf. dauerhafter Schädigung,

Undefiniertem Verhalten, z. B. Boot-Probleme oder falsche Signalpegel.

:toolbox: Was kannst du tun?

:white_check_mark: Option 1: Spannung zuerst anlegen

Sorge dafür, dass VCC immer vor oder zusammen mit dem Signal anliegt.

:white_check_mark: Option 2: Schutz durch Serienwiderstand oder Diode

Ein Widerstand (1 kΩ bis 10 kΩ) in der Datenleitung kann den Strom begrenzen.

Oder: eine Schottky-Diode vom Signal gegen GND, um Überspannung zu blockieren.

:white_check_mark: Option 3: Open-Drain/Tristate-Treiber verwenden

Falls das Signal aus einem Mikrocontroller kommt: GPIO als Input oder Tristate setzen, solange CH340-VCC aus ist.

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Zum neopixel: Cheating At 5V WS2812 Control To Use 3.3V Data | Hackaday

Ich denke bei den meisten boards (auch bei mir) klappt alles wunderbar auf 3.3V. Solange es keine Probleme gibt, die darauf zurückzuführen sind, würde ich mir an deiner Stelle nicht die Mühe für 5V machen. :man_shrugging:

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Zu Stereo/Mono:
Ich würde sagen Mono reicht, aber vielleicht kannst du JLC ja davon überzeugen 90% mit nur einem Chip und 10% der PCBs mit 2 Chips zu bestücken? Dann verschickst du was der Kunde haben will und musst auch nicht löten…

Zu der Kopfhörerbuchse:
Extern für Gestaltungsfreiraum. Allerding würde ich mir eine Buchse wünschen, die senkrecht auf der Platine sitzt. Das macht die Montage der Platine denk ich deutlich einfacher.

Ich habe jetzt auf die schnelle das hier gefunden:
https://www.digikey.de/de/products/detail/same-sky-formerly-cui-devices-/SJ-63083A/13155760

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Das geht so nicht. Das muss ich in getrennte Aufträge packen. D.h. ich muss entweder eine kleinere Charge ordern (dann werden die Platinen deutlich teurer) oder aber ich habe die hier ewig rumliegen.
Der Punkt ist: Ich werde wegen LiPo/LFP vermutlich eh schon getrennte Platinen machen. Mehr als zwei Varianten insgesamt werde ich hier auf keinen Fall anbieten. Ansonsten gibt’s ja noch die mini4L, die kann das ja.

Ist jetzt auch fest eingeplant.

Bin ich nicht wirklich von überzeugt. Abgesehen davon, macht es die Fertigung schwerer: Dann muss die Buchse in die andere Richtung zeigen, weil man den Stecker sonst abknickt. Heißt: Platine deutlich teurer wegen doppelseitiger Bestückung oder ich kann mich wieder hinstellen und die Buchsen selbst einlöten. Nene :slight_smile:
Bei meiner Biobox habe ich ja auch einen Träger entwickelt, auf den man die Kopfhörerplatine montieren kann. Da kann man die Platine gut in’s Gehäuse über den Träger einkleben. Ich könnte mir allerdings vielleicht tatsächlich überlegen, diesen Träger für kleines Geld (1 € oder so inkl. Schrauben) anzubieten, so dass man es etwas einfacher hat. Auf die Idee bin ich bisher noch gar nicht gekommen :slight_smile:. Ich glaube das mache ich mal :slight_smile:

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Ich bin gerade am überlegen, den SD-Reader auch auf 3,3 V zu hängen und die Spannung nicht mehr zu schalten im Deepsleep. Was haltet ihr davon?
Bei MAX98357a wäre das auch möglich, ich mach’s jedoch nicht, da ich auf dem DAC der Kopfhörerplatine keine Möglichkeit für enable/disable habe. Neopixel würde ich ebenfalls weiterhin schalten, da halte ich es wirklich auch für notwendig. Den RFID schalte ich auch weiterhin; außer halt wenn LPCD-Mode aktiv ist.

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auf alle Fälle wäre eine Antennenbuchse hilfreich falls das Projekt noch offen ist

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dafür, sorgt nur für komische Fehler, und bringt imho nicht viel..

wofür? Fürs WLAN?

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klar für den Anschluss einer externen Antenne, manche ESP´s haben schon eine mit an Board und Holz ist ein guter Wellenblocker

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hier geht es aber nur um die Platine an sich, wenn dann würde der verbaute ESP32 den passenden Anschluss ja mitbringen. Das würde schon jetzt funktionieren, also was fehlt?

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Es gibt die ESP32-Module auch mit Antennen-Anschluss - ja. IPEX heißt der Anschluss glaube ich.

Ist interessanterweise sogar günstiger als die Version ohne Antennenanschluss (bei JLCPCB):

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Ich meine jedoch mich ganz dunkel erinnern zu können, dass man am Modul was umlöten muss, wenn man keine externe Antenne anschließt und stattdessen die integrierte nutzen will.

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Hat aber keine Auswirkungen auf die Complete Platine imho…

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Nee, hat’s nicht. Auf mich aber. Weil ich kann dann wieder Brücken umlöten. Nene, das lass’ ich schön sein :slight_smile:. Primär mache ich den ganzen Spaß hier, damit ich nicht mehr löten muss :slight_smile:. Bzw. allenfalls noch ein paar wenige Lötbrücken an der Unterseite. Aber das war’s dann.

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Ich dachte ich frage nochmal nach, ob irgendwas dafür spricht. Aber ja, das mit den komischen Fehlern hatte ich auch im Hinterkopf.

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Ich habe das jetzt berücksichtigt, jedoch nur CC1, CC2, VUSB und GND rausgeführt. Die beiden Datenleitungen habe ich jetzt doch nicht rausgeführt, da ich Bedenken hatte, dass das zu Problemen beim Flashen führt.

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2 einzelne Pads direkt auf der vorhandenen Leiterbahn? (für D+/D-)