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大功率直流电源电路设计工程师工作中常犯错误汇总,只能帮你到这里了

刚开始工作,由于经验不足,可能很多大功率直流电源电路设计工程师工作中都会犯错,并且犯的可能都是比较低级的错误,但是错一次可能不要紧,而且事不过三,我们要避免犯错,并且从中吸取经验教训,才能提高你的工作效率。下面小编整理了一些电子大功率直流电源电路设计工程师比较常犯的一些错误,大功率直流电源电路设计工程师们看看自己有没有中招呢?


误区一、低功耗设计

大功率直流电源电路设计工程师工作中常犯错误汇总,只能帮你到这里了

1. 我们这系统是220V供电,就不用在乎功耗问题了


正解:低功耗设计并不仅仅是为了省电,更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本、由于电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低,器件寿命则相应延长(半导体器件的工作温度每提高10度,寿命则缩短一半)。功耗问题随时都要考虑到。


2. 这些总线信号都用电阻拉一下,感觉放心些


正解:信号需要上下拉的原因很多,但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下,但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级,现在的系统常常是地址数据各32位,可能还有244/245隔离后的总线及其它信号,都上拉的话,几瓦的功耗就耗在这些电阻上了(不要用8毛钱一度电的观念来对待这几瓦的功耗,原因往下看)。


3.这些信号怎么都有过冲啊?只要匹配得好,就可以消除了


正解:除了少数特定信号外(如100BASE-T、CML),都是有过冲的,只要不是很大,并不一定都需要匹配,即使匹配也并非要匹配得最好。象TTL的输出阻抗不到50欧姆,有的甚至20欧姆,如果也用这么大的匹配电阻的话,那电流就非常大了,功耗是无法接受的,另外信号幅度也将小得不能用,再说一般信号在输出高电平和输出低电平时的输出阻抗并不相同,也办法做到完全匹配。所以,TTL、LVDS、422等信号的匹配只要做到过冲可以接受即可。


误区二:信号完整性


1. 100M的数据总线应该算高频信号,至于这个时钟信号频率才8K,问题不大。


正解:数据总线的值一般是由控制信号或时钟信号的某个边沿来采样的,只要争对这个边沿保持足够的建立时间和保持时间即可,此范围之外有干扰也罢过冲也罢都不会有多大影响(当然过冲最好不要超过芯片所能承受的最大电压值),但时钟信号不管频率多低(其实频谱范围是很宽的),它的边沿才是最关键的,必须保证其单调性,并且跳变时间需在一定范围内。


2. 既然是数字信号,边沿当然是越陡越好


正解:边沿越陡,其频谱范围就越宽,高频部分的能量就越大;频率越高的信号就越容易辐射(如微波电台可做成手机,而长波电台很多国家都做不出来),也就越容易干扰别的信号,而自身在导线上的传输质量却变得越差。所以能用低速芯片的尽量使用低速芯片。


3. 这些信号都经过仿真了,肯定没问题


正解:仿真模型不可能与实物一模一样,连不同批次加工的实物都有差别,就更别说模型了。再说实际情况千差万别,仿真也不可能穷举所有可能,尤其是串扰。曾经有一教训是某单板只有特定长度的包极易丢包,最后的原因是长度域的值是0xFF,当这个数据出现在总线上时,干扰了相邻的WE信号,导致写不进RAM。


其它数据也会对WE产生干扰,但干扰在可接受的范围内,可是当8位总线同时由0边1时,附近的信号就招架不住了。结论是仿真结果仅供参考,还应留有足够的余量。


4. 为保证干净的电源,去偶电容是多多益善


正解:总的来说,去偶电容越多电源当然会更平稳,但太多了也有不利因素:浪费成本、布线困难、上电冲击电流太大等。去偶电容的设计关键是要选对容量并且放对地方,一般的芯片手册都有争对去偶电容的设计参考,最好按手册去做。


误区三:系统效率


1.这么多任务到底是用中断还是用查询呢?还是中断快些吧


正解:中断的实时性强,但不一定快。如果中断任务特别多的话,这个没退出来,后面又接踵而至,一会儿系统就将崩溃了。如果任务数量多但很频繁的话,CPU的很大精力都用在进出中断的开销上,系统效率极为低下,如果改用查询方式反而可极大提高效率,但查询有时不能满足实时性要求,所以最好的办法是在中断中查询,即进一次中断就把积累的所有任务都处理完再退出。


2. 存储器接口的时序都是厂家默认的配置,不用修改的


正解:BSP对存储器接口设置的默认值都是按最保守的参数设置的,在实际应用中应结合总线工作频率和等待周期等参数进行合理调配。有时把频率降低反而可提高效率,如RAM的 存取周期是70ns,总线频率为40M时,设3个周期的存取时间,即75ns即可;若总线频率为50M时,必须设为4个周期,实际存取时间却放慢到了80ns。


3. 一个CPU处理不过来,就用两个分布处理,处理能力可提高一倍


正解:对于搬砖头来说,两个人应该比一个人的效率高一倍;对于作画来说,多一个人只能帮倒忙。使用几个CPU需对业务有较多的了解后才能确定,也就说要尽量减少两个CPU间协调的代价,使1+1尽可能接近2,千万别小于1。


误区四:成本节约


1.面板上的指示灯选什么颜色呢?我个人比较喜欢蓝色,就选它吧


正解:对于市面上的指示灯,红绿黄橙等颜色的,不管大小(5MM以下)、封装如何,都已成熟了几十年,所以价格便宜一般都在5毛钱以下。而蓝色指示灯却是近三四年才发明出来的,技术成熟度和供货稳定度都较差,所以价格要贵出四五倍。


如果你设计的面板堆指示灯颜色没有特殊要求,就不要选蓝色了。目前蓝色指示灯一般只用在不能用其它颜色替代的场合,如显示视频信号等。


2.这些拉低 / 拉高的电阻,用多大的阻值好像都没太大关系,就选个整数5K吧


正解:其实市场上不存在5K的阻值,最接近的是 4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%),其成本价格分别比精度为20%的4.7K高4倍和2倍。20%精度的电阻阻值只有1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8几个种类(含10的整数倍);相应的,20%精度的电容也一样只有以上几种容值。


对于电阻和电容来说,如果选了这几种之外的其它的值,就必须使用更高的精度,成本就翻了几倍,如果对精度的要求并不大,这样做是成本上的浪费。


3. 这板子的PCB设计要求不高,就用细一点的线,自动布吧


正解:自动布线必然要占用更大的PCB面积,同时产生比手动布线多好多倍的过孔,在批量很大的产品中,PCB厂家在定价方面,线宽、过孔数量是重要的考量因素,它们分别影响到PCB的成品率和钻头的消耗数量,此外PCB板的面积也是影响价格的一方面。所以自动布线势必会增加线路板的生产成本。


误区五:可靠性设计


1.这部分电路只要要求软件这样设计就不会有问题


正解:硬件上很多电气特性直接受软件控制,但软件是经常发生意外的,程序跑飞了之后无法预料会有什么操作。设计者应确保不论软件做什么样的操作硬件都不应在短时间内发生永久性损坏。


2.用户操作错误发生问题就不能怪我了


点评:要求用户严格按手册操作是没错的,但用户是人,就有犯错的时候,不能说碰错一个键就死机,插错一个插头就烧板子。所以对用户可能犯的各种错误必须加以保护。


3.这块单板已小批量生产了,经过长时间测试没发现任何问题


正解:硬件设计和芯片应 用必须符合相关规范,尤其是芯片手册中提到的所有参数(耐压、I/O电平范围、电流、时序、温度PCB布线、电源质量等),不能光靠试验来验证。公司有不 少产品都有过惨痛的教训,产品卖了一两年,IC厂家换了个生产线,咱们的板子就不转了,原因就是人家的芯片参数发生了点变化,但并没有超出手册的范围。


犯错并不可怕,重要的是要从错误中总结经验,希望所有的新手大功率直流电源电路设计工程师能在错误中成长。

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