Design voor een PCB

Opdracht: PCB ontwerp – MX-5 One-Touch Window Controller (prototype → productie-ready) Doel

Ontwerp een compacte, robuuste PCB die inline tussen OEM raamschakelaars en raammotoren geplaatst wordt en twee ramen aanstuurt via 2× BTS7960 (of footprint-compatibele modules/IC’s). De PCB moet automotive-bestendig zijn (12 V omgeving) en geschikt voor serieproductie.

Functionele scope

• 2 onafhankelijke kanalen (links/rechts)

• Aansturing via ESP32 (WROOM-32) (op-board module of castellated footprint)

• Interface met:

  • 4× switch inputs (L_UP, L_DN, R_UP, R_DN) – actief LOW, 3.3 V

  • 2× motor outputs (per kanaal H-bridge)

• Ondersteuning voor:

  • PWM (20 kHz target)

  • Enable lijnen per driver

• Geen firmware-ontwikkeling in scope (alleen hardware), wel pinout afstemmen met meegeleverde firmware.

Elektrische eisen

Voeding & bescherming

• Ingang: 9–16 V automotive

• Inline fuse aansluiting (extern) + footprint voor on-board zekering (optioneel)

• Reverse polarity protection (ideal diode of P-MOSFET)

• TVS diode (SMBJ/SMCJ, automotive rated) over 12 V rail

• Bulkcap: ≥ 2200–4700 µF / 25 V dicht bij motor drivers

• Decoupling: 100 nF + 1 µF per rail, dicht bij loads

DC/DC

• On-board buck 12 V → 5 V (automotive-tolerant IC of module footprint)

• 5 V → 3.3 V voor ESP32 (LDO of buck)

• Testpunten voor 12 V, 5 V, 3.3 V

Motor drivers

• 2× BTS7960:

  • Ofwel footprint voor ready module (2× 6/7-pin headers + power terminals)

  • Of discrete IC + benodigde gate drivers/thermal design (voorkeur: module-footprint voor prototype, IC-optie als variant)

• Dikke koperbanen voor motorstroom (≥ 10–20 A piek)

• Screw terminals of automotive connectors voor M+/M−

Inputs (switch)

• 4 kanalen met input conditioning:

  • Optocoupler (voorkeur) of: 10–22 kΩ serie + RC (100 nF) + Schottky clamps (BAT54S)

• ESD/EMI bestendig

• Pull-ups/pull-downs correct voor actief LOW

Signalen ESP32

• PWM: 4 pins (RPWM/LPWM ×2)

• EN: 4 pins (REN/LEN ×2)

• Inputs: 4 pins

• Boot-safe states: EN default LOW of veilig gedefinieerd

• Header/USB toegang voor programmeren

Layout eisen

• 2-layer of 4-layer (voorkeur 4-layer voor GND-plane)

• Star ground: scheiding power GND en logic GND, samenvoegen bij entry

• High-current paths:

  • Korte, brede sporen (≥ 2–4 mm, of polygon pours)

  • Via stitching waar nodig

• Thermisch:

  • Copper pours onder drivers

  • Thermal vias

• EMI:

  • RC filters dicht bij inputs

  • TVS dicht bij ingang

• Connectoren aan rand voor eenvoudige montage

Connectoren (voorkeur)

• Power in: automotive/XT30/XT60/screw terminal

• Motor out: screw terminal (≥ 20 A)

• Switch in: JST-VH / MicroFit / screw terminal

• Debug: pin header (UART)

Mechanisch

• Doel: compacte module, geschikt voor montage in deur/dashboard

• Montagegaten voorzien

• Duidelijke silkscreen labels (IN/OUT/PIN names)

Deliverables

• Schematic (PDF + source)

• PCB layout (Gerbers + source)

• BOM (met alternatieven)

• Pick & Place + centroid

• 3D model (STEP)

• Korte design notes (stroompaden, bescherming, keuzes)

Referentie pinout (ESP32 → drivers)

Links:

• GPIO25 → L_RPWM

• GPIO26 → L_LPWM

• GPIO27 → L_REN

• GPIO14 → L_LEN

Rechts:

• GPIO17 → R_RPWM

• GPIO16 → R_LPWM

• GPIO4 → R_REN

• GPIO5 → R_LEN

Inputs:

• GPIO34 → L_UP

• GPIO35 → L_DN

• GPIO32 → R_UP

• GPIO33 → R_DN

Acceptatiecriteria

• PCB kan direct met 12 V accu + 2 motoren getest worden

• Geen resets bij motorstart

• Geen schade bij reverse polarity (kortstondig)

• Signaalinputs stabiel zonder “false triggers”

• Klaar voor prototype batch (JLC/PCBWay)

Opmerking

Ontwerp moet prototype-vriendelijk maar productie-gericht zijn (DFM/DFT meenemen). Geen over-engineering, maar wel automotive realiteit respecteren (spikes, stroom, EMI).