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直流电源设计过程中总是反复修改电路板的原因分析

2017-6-9 9:06:14      点击:

我们在做直流电源设计过程中,会经常反复的修改电路板,修改直流电路板的原因无外乎有以下几种:功能未完成(线都没接对)、信号完整性不满足要求、EMC试验不通过、高低温试验不通过、结构干涉、器件买不到了、性能不满足要求、生产困难、降成本、安规不过、器件Bug、振动试验不通过、领导怕研发的闲着会跳槽。

据我的推测和经验,那么我们往往被动的改板的原因应该主要集中在:

1、功能未完成

2、直流电源信号完整性不满足要求

3、EMC试验不通过

这三大原因。

我们通过研发管理,技能提升,可以有效的改善这几个原因导致的改板。但是往往,研发人员忽略了一个重要的环节——仿真。

由于忽略了仿真的这个环节,往往在设计过程中出现反复改板,改板没有思路,EMC试验反复不通过,造成直流电源产品推出严重延期。

然而,大部分电子设计直流电源工程师只设计印刷直流电源电路板,一些公司往往只设计不仿真。造成这种的原因是许多直流电源电路板设计直流电源工程师不接受仿真工具。

直流电源工程师或者硬件公司逃避直流电源电路板设计仿真的原因

早前,由于仿真工具以及生态链发展不完善,直流电源电路板设计中没有普及仿真的原因主要有三个:

1、成本太高。

2、缺乏仿真模型,工具只是功能级仿真,与实际场景的差异较大,只能辅助理论分析。仿真工具本身运行速率耗资源,容易长时间不出结果,或者结果不收敛,报错。

3、直流电源工程师不善于使用软件工具,需要有人指导,但是缺乏学习的环境。

但是目前情况变化了:

1、随着直流电源产品规模的增长,特别是一些上市公司,海量级发货量,需要评估综合成本。

   由于市场环境的变化,市场由大鱼吃小鱼,转变成“快鱼吃慢鱼”。对于巨型的公司如何快速推出直流电源产品,抢占市场先机,也变得尤为重要。而对于直流电源产品来说,改板就是进度保障的致命伤。所以我们利用仿真有效减少改板成为重要手段。直流电源PCB设计软件的发展缩短了设计周期和电子直流电源产品推向市场的时间,现在许多直流电源电路板设计直流电源工程师已经不再逃避采用仿真工具,他们认为仿真与建立原理图及布线一样至关重要。竞争迫使EDA供应商不得不提供操作更简便、功能更多、成本更低的软件。

一些巨头公司,类似于华为已经把仿真融入开发流程。由于人力成本较贵,通过仿真软件,解放了项目人员技术经验的依赖,同时降低了项目总的人力投入,利用仿真的人力解放了反复改板、生产、试验的人力物力。

2、随着软件的发展,其计算收敛性的特性越来越好,芯片厂家对仿真的支持度越来越高,软件厂家的工具功能越来越完善。

而且仿真不再是简单的功能仿真,能够越来越多的完成类似EMC、SI的仿真,能够准确的指导直流电源电路设计。

下面以EMC仿真为例:

直流电源PCB模型

直流电源PCB模型图

激励波形:

直流电源激励波形图

辐射结果:

直流电源辐射结果图

再以直流电源信号完整性为例:

我们设置好接受发射的特性以及走线阻抗特性

接受发射的特性以及走线阻抗特性