Lumin G-U1 mini

Gerts Modifikationen
SolidCore
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Lumin

Beitrag von SolidCore »

Hallo Henning

Guter Ansatz. Beim XMOS- USB Chip ist genau dieses Problem. Selbst ein doppelter LT3045 mit 5V versorgt auf 1V glüht fast weg.
Mit 3,3V IN haut das so eben hin.

Gruß
Stephan
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Rüdiger, hallo Henning, hallo Stephan,

ja sehr gute Idee mit dem thermischen Abschalten. Wie man auf meinen Bildern sieht, habe ich deshalb zwei ziemlich dicke Regler in Reihe geschaltet, die die Verlustleistung unter sich aufteilen. Die Gehäuse der Regler sind 5mm hoch und die Platine sitzt mit 5mm Abstand vom Bodenblech, die werden also dann nach dem Einbau beide auf das Blech gepresst und werden dort die Verlustleistung in Form von Abwärme los.

Inzwischen habe ich die Platine mit der Clockversorgung und dem Querregler für die Ausgangsspannung eingebaut:

Bild

Das ist recht filigranes Gefummel, die winzigen Lötpunkte bei den Clocks zu kontaktieren. Test, läuft das? Spannung dran, er taucht in Roon auf und liefert Signal an den Ausgängen. Bestens.

Rein ins Gehäuse:

Bild

Spannung von den Supercaps dran:

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Der Deckel, der über dem Schaltnetzteil war, passt mit ein bisschen Gewürge wieder drauf, spannt sich aber etwas durch die dicke Nanodrossel, die ein bisschen zu hoch ist. Ich werde ausprobieren, ob das einen klanglichen Unterschied macht, ob der Deckel drauf ist oder nicht. Wenn entbehrlich, lasse ich den weg:

Bild

Heute Abend steht der Hörtest an. Klingt Georgs G-U1mini anders als meiner? Das Zeug ist natürlich noch nicht eingespielt. Aber machen sich die neuen Regler an den Clocks und der Ausgangsspannung bemerkbar? Hat es sich gelohnt, die Supercap-Platine mit dreimal so dicker Kupferauflage fertigen zu lassen wie üblich? Deshalb kriegt man das Zinn auf den Masseflächen nur mit zwei dicken Lötkolben gleichzeitig bei 450°C zum fließen. Bin gespannt. Aber erstmal muss ich noch einen Adapter GX16-XLR basteln. Und im nächsten Schritt baue ich ein externes G-LNT mit den neuen Platinen auf.

Viele Grüße
Gert
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Rüdiger,

Nachtrag: Jetzt habe ich mit Georgs G-U1mini das gleiche Problem, das Du mit dem Linearregler auf den 1,1V hast. Das ist also kein thermisches Problem. Bei Georgs Lumin kann man aber den Aufdruck einwandfrei lesen:

Bild

Eindeutig der gleiche Chip wie im Prototyp. An der Anlage im Hörraum lief das gerade auch problemlos, aber dann dachte ich, jetzt lass ich den G-U1mini mal eine Weile einspielen und wollte ihn irgendwo in der Werkstatt zu dem Zweck hinstellen, aber an dem Switch dort hat er gar keine Netzwerkverbindung aufgebaut. Am Labortisch dagegen schon, anderer Switch. Aber wenn man da eine Weile Musik abspielt, verhaspelt er sich und bootet manchmal neu, manchmal fängt er das Stück auch einfach wieder von vorne an. Der Prototyp mit exakt dem gleichen Chip und exakt den gleichen Reglern hat dagegen an dem Switch, an dem gar keine Verbindung aufgebaut wird, brav eine Woche in Endlosschleife gespielt. Ich habe jetzt bei Georgs Lumin die Spule wieder reingemacht, den 1,1V-Regler raus und aber den 3,3V-Linearregler drin gelassen, der nur für den Netzwerkchip zuständig ist. Damit läuft's wieder einwandfrei. Sehr mysteriös, aber damit muss man feststellen, dass die 1,1V-Linearreglergeschichte nicht empfehlenswert ist. Also würde ich an Deiner Stelle auch bei Dir die 4,7µH wieder reinlöten.

Viele Grüße
Gert
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Gambrelli
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Beitrag von Gambrelli »

Hallo miteinander,

allen vielen Dank für den Zuspruch und die Tips.

Der LAN Chip bekommt bei mir so sein Futter:
5V (Funk Netzteil) auf einen LM317, der das auf 2,5V halbiert, dann geht es zum kleinsten Modul von MP Audio (SD-HPULN PS Dual Rail 2x1,5A). Das macht die 1,1V und die 3,3V (aus 5V).

Da wird auch nix wirklich warm und das mit dem LM317 habe ich auch nur gemacht, weil die LT3045 sonst 5V-1,1V=3,9V dropout Spannung hätten und ich nicht weiss, ob die das schön finden.

Aber das ist ja ein Ding, Gert, daß Du jetzt auch so einen LAN Chip mit Zufallsgenerator auf dem Tisch hast. Im besten Fall spielt es einige Minuten, manchmal will er das Netz nicht finden, etc. Immerhin wissen wir nun ziemlich sicher: es liegt nicht an uns. Und wir müssen nicht weiter nach Ursachen forschen.

Leider habe ich nicht so filigrane Werkzeuge, daß ich den winzigen Schaltreglern ein Beinchen heben könnte. Und deshalb musste auch die Spule ihr Leben lassen. Und natürlich habe ich sowas nicht als Ersatz. :roll: Wenn ich ein Spülchen habe und alles wieder chic ist (bitte beten!), dann knipse ich mal das Ergebnis.

Viele Grüße
Rüdiger
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Rüdiger,
Gambrelli hat geschrieben: 09.03.2023, 19:09 Aber das ist ja ein Ding, Gert, daß Du jetzt auch so einen LAN Chip mit Zufallsgenerator auf dem Tisch hast. Im besten Fall spielt es einige Minuten, manchmal will er das Netz nicht finden, etc. Immerhin wissen wir nun ziemlich sicher: es liegt nicht an uns. Und wir müssen nicht weiter nach Ursachen forschen.
das Befremdliche an der Sache ist, dass im Datenblatt auf s. 18 steht:

Bild

Optional kann die Core-Spannung (1,1V) extern bereitgestellt werden, heißt es da. Wie anders als die 4,7µH weglassen soll das gehen, ist die Frage. Oder müssen die drinbleiben, man legt die 1,1V an Pin 38 und stellt irgendwo softwaremäßig den Schaltregler ruhig? Keine Ahnung, jedenfalls kommt das Spülchen wieder rein bei mir.

Viele Grüße
Gert
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Gambrelli
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Beitrag von Gambrelli »

Hallo Gert,

ich kann nur raten: möglicherweise ist es ein Designfehler beim Chip, der später behoben wurde. Darum hatte ich auch nach der Typenbezeichnung gefragt. Das würde auch erklären, warum manche Exemplare nicht aufmucken. Dieser Theorie zufolge sollte das beim Nachfolger U2 mini eher nicht zu sehen sein.

Was ich noch schlaues probiert habe: wenn der Chip unbedingt Strom über Pin 3 liefern wollen sollte, dann soll er doch.
Also habe ich einen Widerstand gegen Masse verbunden (auf Basis Deiner Messung mit 110 mA Strombedarf an 1,1V).
Und siehe da: bringt auch nix. :(

Du könntest mir aber einen großen Gefallen tun und mal die Impedanz der Spule messen. Nicht, daß das Sensibelchen da auch noch wählerisch ist!

Viele Grüße
Rüdiger (der jetzt vorerst nix hören kann)
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Rüdiger,
Gambrelli hat geschrieben: 09.03.2023, 21:15 Du könntest mir aber einen großen Gefallen tun und mal die Impedanz der Spule messen. Nicht, daß das Sensibelchen da auch noch wählerisch ist!
bestimmt ist er da wählerisch. Im eingebauten Zustand ist das nicht so einfach zu messen, schätzungsweise 100-200mOhm zeigt mein Multimeter. Da sind ja die Übergangswiderstände bei der Messung schon in ähnlicher Größenordnung.

Die hier gibt's beim Reichelt mit 200mOhm und max. 450mA, die hier beim Mouser mit 150mOhm und 650mA Maximalstrom, ebenfalls von Murata. Die erste tut's wahrscheinlich. Ich hole mir mal bei der nächsten Bestellung eine davon und probiere das im Prototypen aus.

Dann dachte ich, vielleicht will der Chip auf jeden Fall die 4,7µH und detektiert aber irgendwie, ob man zusätzlich 1,1V an Pin 38 einspeist und hält dann die Klappe am Schaltausgang, aber das ist nicht der Fall. Ich habe dann die von Haus aus vorhandenen 1,10-1,12V mutwillig auf 1,17 vom externen Netzteil erhöht (1,17V darf es max. laut Datenblatt sein), aber da ist dann die Netzwerkverbindung beleidigt zusammengebrochen. Die Schaltfrequenz liegt übrigens bei ca. 2MHz. Ich habe dann noch versucht, die 1,1V etwas ruhiger zu kriegen, indem ich mit diversen Cs parallel zu den bereits vorhandenen 10µF experimentiert habe, aber da stellt der Schaltregler dann seine Bemühungen komplett ein.

Also, 3,3V für den Chip per Linearregler ja, 1,1V nein.
Gambrelli hat geschrieben: 09.03.2023, 21:15 ...möglicherweise ist es ein Designfehler beim Chip...
Viele Grüße
Gert
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Nachtrag: Vom Aussehen her tippe ich auf diese Drossel von TDK. Dann sollte aber von den Daten her die vom Reichelt auch laufen.

Viele Grüße
Gert
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Trinnov
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Beitrag von Trinnov »

Hallo Gert, hallo Rüdiger,

möglicher tappt ihr bei euren Lösungsansätzen bezüglich externer Corespannungs-Versorgung noch völlig im Dunkeln.

Ich hatte bei meinen Projekten auch nicht immer das Glück dass es sofort funktioniert hat. Bei mir war dann oft einer der von mir eingesetzten Ultra low noise Regler zu langsam bezüglich start up time. Darauf reagieren nämlich viele Mikroprozessoren zickig, weil der Reset schon lange ausgelöst wurde und die Chip Versorgungsspannungen immer noch nicht alle in voller Spannungshöhe aufgebaut sind. Insbesondere die Corespannung ist diesbezüglich kritisch. Lösungsansätze sind der Einsatz von Reglern, die ihre Ausgangsspannung ausreichend schnell aufbauen oder der Einsatz eines zusätzlichen Resetchips. Dieser Resetchip hängt dann eben noch zusätzlich am internen Reset Pull-up Widerstand (gültig für Reset low active Beschaltung).

@Rüdiger
Es gibt für kleine Core Spannungen unter 1,4V leider nur sehr wenige fertige low noise Regler. Man könnte natürlich hier den Schaltregler drin lassen. Ich habe aber in allen meinen Umbau-Projekten eine massiv verbesserte Bühnen-Abbildungsruhe festgestellt, wenn auch die Corespannung auf Linearregler umgebaut wurde. Das hat aber auch seine Tücken aufgrund der Abwärme / Verlustleistung bei zu hoher Drop Voltage.
Man kann natürlich versuchen den LT3045 einzusetzen, aber das kann je nach vom Hersteller des Gerätes bemessenen zeitlichen Reset-Ablauf komplett schief gehen. Der LT3045 hat in seiner „Standardbeschaltung“ eine Einschaltzeit von fast 300ms!
Das ist extrem langsam. Der Regler ist jedoch erfreulicherweise auf „fast start-up“ umbaubar, indem man den PGFB Pin auf einen für die benötigte Ausgangsspannung berechneten Ausgangsspannungsteiler legt. Habe ich selbst schon erfolgreich umgesetzt bei Reglern von LDOVR. Damit ergibt sich eine Startzeit im einstelligen Millisekunden-Bereich.
Wenn das immer noch zu langsam ist (habe ich schon erlebt) und kein alternativer Regler in diesem niedrigen Spannungsbereich verfügbar ist, bleibt nur der Einsatz eines zusätzlich eingebrachten Resetchips. Spätestens der Reset-Chip hat dann in meinen Fällen die Probleme gelöst.

Auch Taiko macht das bei deren USB Card so.Ich habe das kürzlich auf Fotos von deren großer USB Card entdeckt, was meinen Lösungsansatz bestätigt. Es gibt auf deren Karte einen Resetchip der sich über Sense-Eingänge alle am XMOS Chip ankommenden Spannungen „anschaut“. Erst wenn alle Spannungen in annähernd voller Höhe da, wird der XMOS Chip freigegeben. Anders haben die ihre Ansammlung von unterschiedlich schnell startenden low noise Reglern anscheinend nicht mehr in den Griff bekommen. Wobei es reichen würde die "langsamste" Spannung des Mikroprozessors auf den Sense-Eingang eines 1-kanaligen Resetbausteins zu legen.

Es könnte also ein Lösungsansatz sein, sich mit einem 2-Kanal Oszi den DC-Startverlauf der extern eingespeisten 1,1V Core Spannung (Pin 38 /6,11,17) zusammen mit dem Reset-Pin (Pin 1) anzuschauen. Mit den modernen Speicher-Oszis ist das ganz easy machbar. Eventuell auch im Vergleich zu der nicht modifizierten Core Spannung Variante. Möglicherweise liefert das neue Erkenntnisse.

Viele Grüße,
Horst
Gambrelli
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Beitrag von Gambrelli »

Hallo Gert und Horst,

erst mal vielen Dank an Gert für die prompte Recherche! Das hilft und spart mir richtig Zeit und Nerven.

Und Horst: das mit dem Timing ist ein guter Einwand. Das hatte ich in einfacher Form an meinen DAC, bei dem ich das 5V/12V SMPS ersetzen wollte.
Gesagt, getan: anschliessend "sprang er nicht mehr an".
Warum? Die Digitalabteilung verweigert ihren Dienst, wenn nicht die Analogabteilung schon ihre Spannung hat. Den Tip hat mir der Hersteller gegeben.
Eine Einschaltverzögerung für sowas kriege ich ja hin. Aber das Timing in der LAN Abteilung des Atheros richtig zu setzen, da muss ich passen. Ich habe leider weder das Werkzeug noch das know how um eine Lösung zu entwickeln.

Bei mir kommen übrigens sowohl die 3,3V als auch die 1,1V aus besagtem LT3045 Modul. Ich habe spasseshalber mal die 1,1V später von Hand zugeschaltet und beim zweiten Versuch die 3,3V später. Bringt auch nix. Wer weiss, ob das Timing vom Clock-Signal, etc. da auch noch wichtig ist....

Das Datenblatt sagt nur: "(It is optional for an external regulator to provide this core voltage)." Von Timing der 1,1V steht sonst im ganzen data sheet nix.

Wenn sich jemand des Themas annehmen will/kann: bin sehr interessiert, wie man das Problem findet und löst. (einige andere Lumin Ux mini Besitzer bestimmt auch)
Ich frage mich auch, warum sie auf S.6 im data sheet zwischen 1,1V analog und digital unterscheiden? :o
(weiß nicht, wie man hier Bilder reinkopiert)

Viele Grüße
Rüdiger (der bei Sauwetter gleich beim Kaffee sitzt)
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Horst, hallo Rüdiger,
Trinnov hat geschrieben: 10.03.2023, 11:56 möglicher tappt ihr bei euren Lösungsansätzen bezüglich externer Corespannungs-Versorgung noch völlig im Dunkeln.
...
Es könnte also ein Lösungsansatz sein, sich mit einem 2-Kanal Oszi den DC-Startverlauf der extern eingespeisten 1,1V Core Spannung (Pin 38 /6,11,17) zusammen mit dem Reset-Pin (Pin 1) anzuschauen. Mit den modernen Speicher-Oszis ist das ganz easy machbar. Eventuell auch im Vergleich zu der nicht modifizierten Core Spannung Variante. Möglicherweise liefert das neue Erkenntnisse.
danke für den Tipp, habe das eben mal gemessen. "Mal schnell" geht das allerdings nicht, denn man muss dazu den Lumin komplett zerlegen, weil der Netzwerkchip samt den Linearreglern auf der Unterseite der Platine sitzt.

Bild

Rot ist der Reset-Pin, gelb die Core-Spannung von 1,1V aus dem Linearregler. Getriggert wird auf die rote Resetflanke, Zeitbasis ist 50ms/Div, vertikal jeweils 1V/Div. Man sieht, dass die Core-Spannung mehr als 200ms vor dem Resetpuls bereits steht.

Das gleiche noch mit den 3,3V aus dem ersten Linearregler:

Bild

Bisschen müder Anstieg, aber auch lang vorher. Der 1,1V-Regler bezieht seine Spannung außerdem aus den 3,3V des ersten Reglers. Den Vergleich zum Original habe ich zwar nicht, denn dazu müsste ich Georgs Lumin, der sich gerade in Endlosschleife einspielt, ebenfalls zerlegen, aber ich würde eigentlich ausschließen, dass es an einer zu späten Core-Spannung liegt.

Viele Grüße
Gert
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Trinnov
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Beitrag von Trinnov »

Hallo Gert,

sehr schöne Darstellung der Zeitverlaufs.
Obwohl der Aufbau der 3,3V schon etwas langsam ist, dürfte es aufgrund des hintereinander verschalten der beiden Spannungen (3,3V > 1,1V) kein Problem darstellen.


Viele Grüße,
Horst
Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Horst, hallo Rüdiger,

nun habe ich noch einige Experimente gemacht und mir auch die Zeitverläufe an Georgs Lumin angesehen, den ich dazu ebenfalls wieder zerlegt habe. Dort war ja zwischenzeitlich wieder die originale Drossel für den internen Schaltregler reingekommen.

Bei Georgs Lumin zeigt sich, dass es merkwürdigerweise zwei verschiedene Varianten gibt, wie der Reset-Pin beim Start bedient wird. Variante 1:

Bild

Variante 2:

Bild

Variante 2 ist so, wie ich es bei meinem Prototypen immer gemessen habe, 200ms nach Core-Spannung legt der Prozessor den Pin auf 3,3V. Bei Variante 1 kommt nach den 200ms erstmal ein kurzer Puls genau in der Mitte des Bildes, worauf getriggert wird, dann ist wieder 200ms Ruhe und dann erst wird der Reset-Pin dauerhaft auf High gelegt. Leider ist der rote Signalverlauf auf dem schwarzen Hintergrund auf den Bildern nicht gut zu sehen, auf dem Oszi bei mir dagegen sehr gut, sorry. Interessant ist aber Folgendes:

Kurz vor dem Anstieg der gelben Core-Spannung sieht man doch so einen ganz kleinen roten Resetimpuls, der immer genau 200ms vor dem Trigger kommt. Den gibt's auch in den Bildern weiter oben, die ich vom Prototypen mit Linearregler für den Core eingestellt hatte. Man kann aber sehen, dass die Core-Spannung aus dem Linearregler nicht zu spät, sondern im Vergleich zum internen Schaltregler ca. 20ms zu früh kommt. Ich habe daraufhin den Linearregler bei Georgs Mini wieder eingebaut und den Shutdown-Pin des verwendeten Reglers erst mit 20ms Verzögerung über ein RC-Glied bedient. Also, Variante 1 mit Linearregler:

Bild

Mit 20ms verzögertem Linearregler:

Bild

Damit lief erstmal alles einwandfrei auf dem Messtisch. Wieder ins Gehäuse eingebaut und an dem Switch probiert, an dem bisher gar nichts ging: Nach zweimal booten steht wenigstens die Verbindung mit 100Mbit/s, aber ich bemerke etwas ganz anderes: Bei den Verbindungsversuchen mit dem Switch höre ich ein ganz leises sehr hochfrequentes Fiepen aus dem Gehäuse. Verdächtig, sowas kenne ich doch. Mir dämmert's, ich war bisher komplett auf dem Holzweg mit dem Timing, da schwingt der 3,3V-Regler unter Last kurzzeitig an, und das missfällt dem Netzwerkchip gründlich. Raus aus dem Gehäuse und die Block-Cs davor und dahinter größer gemacht, 1µF anstelle 100nF. Und mir dämmert noch was: Im Prototypen hatte ich dort auch jeweils 1µF reingemacht. Und jetzt läuft das mit dem Linearregler ohne zu murren.

Was bedeutet das für Rüdiger: Die 1,1V aus einem entfernt stehenden externen Netzteil zu speisen geht wahrscheinlich schief. Der Regler sollte lokal am Netzwerkchip sitzen wie bei mir. Dass wir den gleichen Effekt beobachtet haben trotz völlig unterschiedlichem Aufbau zeigt, dass bei Dir wahrscheinlich ebenfalls eine der Spannungen unter Last zuckt, wie bei mir der 3,3V-Regler. Dass es bei mir ohne Gehäuse lief und mit nicht, deutet auf den Einfluss der Massefläche darunter (Gehäuseboden) auf die Schwingneigung hin.

Also, nach Ausflug zum Reset-Timing und Lösung des Problems kann's zumindest bei mir weitergehen.

Viele Grüße
Gert
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Gambrelli
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Beitrag von Gambrelli »

Hallo Gert,

meinen Glückwunsch zur Lösung des Problems! :cheers:

Ich habe das anfangs ja schon geahnt, daß es dort Probleme geben könnte und habe mir die 1,1V für den Schluss aufgespart.
Für mich ist hier Ende mit den 1,1V für den LAN Chip. Ich habe keinen Schimmer, woher ich 1,1V Regler nehmen soll, die unter die Platine
passen und ob es dann auch wirklich funktioniert.
Es bleibt zu hoffen, daß ich die neue Spule unfallfrei wieder reinbekomme und danach noch alles funktioniert.
Ich habe ja keinen Prototyp, sondern operiere am offenen Herzen wie manche sagen würden.

Viele Grüße
Rüdiger
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Gambrelli
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Beitrag von Gambrelli »

...kleiner Nachtrag: bei mir sieht das ganze im Lumin so aus.12V und 5V kommen vom externen Netzteil über eine 4pol. Buchse rein.
Oben auf der Lochrasterplatine werden sie jeweils gepuffert.
Darunter das Modul mit 2x3 LT3045. Es bekommt 1x die 5V rein und gibt die 3,3V aus.
Dann bekommt es noch 2,5 V woraus es 1,1V macht.
Unter dem Modul sieht man einigen Krimskrams. Dort werden aus 5V 2,5V gemacht mit dem LM317.

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