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2017年大功率直流电源硬件设计工程师的价值何在?

什么是大功率直流电源硬件规划?
自己了解:大功率直流电源硬件规划就是依据产品司理的需求PRS(Product Requirement Specification),在COGS(Cost of Goods Sale)的要求下,运用现在业界老练的芯片计划或许技能,在规则时刻内完结契合PRS功用(Function),功用(Performance),大功率直流电源规划(Power Supply), 功耗(Power Consumption),散热(Thermal/Cooling),噪音(Noise),信号完好性(Signal Integrity), 电磁辐射(EMC/EMI),安规(Safety),器材收购(Component Sourcing),可靠性(Reliability),可测验性(DFT: design for test),可出产性(DFM:design for manufacture)等要求的硬件产品(留意:是产品不是开发板)。
可以看到,一个成功的大功率直流电源硬件规划,首要功用的实现仅仅所有环节中的一小部分,并且根本来说,首要功用的实现首要是依托芯片厂商供给的套片计划,一般来说为了下降危险,首要是参阅套片计划的参阅规划完结,芯片厂商也会供给包含器材封装,参阅规划,仿真模型,PCB参阅等等悉数材料,在芯片功用越来越杂乱的今日,一个片子动不动就几百上千个PIN,关于一个新项目来说,是没有时刻一页页去吃透每个PIN,每个输入输出的详细功用,电气参数的,特别是关于高速规划,比方DDR3接口,XAUI接口等等。 一般来说芯片厂商供给的参阅规划就是他们通过开发,验证,测验的最佳计划了,许多状况就是你有必要按照参阅规划来做,不然硬件可能就有问题,一般来说就是信号完好性问题或许EMC问题。
芯片厂商供给越来越周到的服务,看起来硬件工程师HW(Hardware Engineer)的价值越来越低了,究竟一个产品的中心功用或许技能一般都在ASIC或许FPGA里面了,HW一般没有才干进行中心逻辑规划IC design, 究竟这是跟HW规划并行的另一项作业,另一项也很杂乱的作业。 关于这个问题,我也从前困惑过,总是感觉大功率直流电源硬件规划没有什么好搞的了,不就是抄抄参阅规划,就跟拼装一台电脑一样拼装一个单板嘛。当然跟着项目经历的增多,特别从事现在硬件体系级规划的人物,感觉本来自己考虑更多是从一名原理图规划工程师的视点考虑问题。 就像开端说的,一个成功的大功率直流电源硬件规划,功用Function仅仅一小部分,至于其他的要素和才干,一个HW的才干取决于能考虑要素越多,越深入,就越是一个优秀的HW工程师。
2017年大功率直流电源硬件设计工程师的价值何在?

本钱Cost:
任何一个卖硬件产品的公司的首要盈余一般来说就是销售价格-COGS,而COGS90%取决于规划,剩余就是出产本钱了,这个价格一般来说比较透明,代工厂也许多,竞赛剧烈。尽管说规划本钱60%也取决于首要芯片的价格(这个首要要靠公司高层跟芯片厂商谈判的结果了,HW的效果有限,更多是体系工程师做决策用什么芯片能契合产品需求和软件功用需求),可是剩余的电阻,电容,电感,二极管,三极管,维护器材,接口器材,逻辑芯片,逻辑功用,小芯片,电源电路全都是HW做主了,当然有参阅规划,不过一般来说参阅规划为了更好表现芯片的良好功用,一般会选用比较贵的,功用更好的器材,这就要结合公司的器材库进行取舍了。 我的经历是多看看公司的同类产品规划,看看大家干流是用什么器材,究竟关于元器材来说,价格跟购买量有很大联系,不同的收购量导致的价格可能相差几倍。
信号完好性Signal Integrity:
首要影响两方面:EMC和时序Timing,欠好的SI规划会有很强的过冲over/undershoot,尖峰Spike,这会造成对应频率N谐振频率的发射;欠好的SI规划会导致High/low不稳定,或许上升时刻/下降时刻Rising Time/Falling Time占数据周期过长,或许时钟不稳定,都会导致在接纳端采样Sample时呈现误判别,实际上,接纳端不会犯错,犯错的仅仅信号。 SI规划在原理图规划来说,首要从阻抗匹配(串行电阻)上来解决,辅以恰当的退耦滤波电容;跟首要是在PCB上,一般来说PCB层数越多,SI会更好,当然这里要跟Cost 进行一个取舍了。
大功率直流电源规划Power Supply:尽管一般大些的公司都有专门的大功率直流电源规划工程师,不过关于HW来说,根本的Power规划才干仍是很重要的,从道理上来说,任何电路都是一种电源,任何电路问题都可以归结于一种电源问题,只要关于电源电路了解深入了,才干关于电路板了解跟深入,特别是关于模仿电路问题,才干想到用模仿电路来规划一些简略电路,而不是吃力用逻辑电路来搭。
安规Safety:关于接口电路来说,首要本钱都在与安规器材,这个接口究竟要抗多大的电压,电流冲击?这就要好好考虑用什么器材了,fuse? PTC? TVS?高压电容?
电磁兼容EMC/EMI: 首要是针对各个国家的相应标准(安规也是),关于各种可能产生辐射的信号都充分考虑好退耦,滤波,关于欧盟来说一般是EN55022/EN55024,关于美国一般是FCC Part 15, 欧盟和美国的辐射标准略有不同,欧盟的标准略微严厉一些。
功耗(Power Consumption):现在都发起环保,运营商也是,HW也有必要考虑省电,比方用功率更高的电源电路,用PWM代替LDO,功率更高的转换拓扑。
散热(Thermal/Cooling):芯片集成度越来越高,单芯片的功耗从几瓦到现在的几十瓦,散热就是一个大问题,并且伴跟着接口的速率进步,接口芯片的功耗也在进步,造成整个体系就是:热!这就需求好好考虑散热问题,从PCB的布局,到散热片Heatsink的运用,到电扇的运用,都有许多考虑。
噪音(Noise):电扇是散热最好的办法,可是带来的问题就是噪声,ITU关于通讯设备的噪声也有清晰的标准,这就需求平衡电扇数量,转速,风向,控制等要素。
器材收购(Component Sourcing):HW选用的器材有必要得是Sourcing部分可以收购到的,并且一般也要考虑second source的问题,和lead time的问题,不能说选用一个只要一个小公司出产的稀有器材,如果这个器材EoL了,你是怎么办?只能修正规划了,这就丢失大了!
可靠性(Reliability):整个体系MTBF的数值多少?危险最大的器材是什么?每个器材的作业Margin是百分之多少?
可测验性(DFT: design for test)/可出产性(DFM:design for manufacture):首要针关于工厂的考虑,有必要考虑到便利工厂的出产测验,便利出产,如果你的测验很杂乱,会大大下降出产线的产能和良率,进而影响供货以及出产制品。
关于参阅规划,我感觉最有用的当地首要是供电电路,退耦滤波电路以及Layout规划,至于总线衔接,复位电路,时钟电路,接口电路等等,一般来说都需求依据公司器材库,规划事例以及业界干流器材/计划进行修正。所以千万不要迷信参阅电路,那仅仅参阅,过分迷信参阅规划,自己还没搞清楚芯片详细功用/参数呢,就COPY过来,即便可以作业,肯定在本钱方面,出产方面有许多问题。

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