Сёркиты

В предыдущем видео, помимо болтовни обо всем и ни о чем, было пару интересных упоминаний о техниках для теплоотвода.
Я решил составить список из техник, которые знаю, с какими работал или о которых услышал недавно.

Итак, что делать, если нужно отвести тепло на печатной плате?

1. Если это тепло от большого тока по проводникам
1. 1 Провести ток через широкий полигон, а не дорожки. Если тока очень много, то можно использовать несколько слоев печатной платы. Лучше всего топ и боттом, если и этого мало, то внутренние слои тоже.
1.2. Вскрытие паяльной маски над полигоном. По моим наблюдениям, результат с маской и без - очень сильно отличаются. Места вскрытия имеют на порядок меньше температуры, чем те же места без вскрытия.
1.3 Залудить вскрытую от маски медь на полигоне. Разница в проводимости там несущественная, зато итоговое поперечное сечение медь+припой окажется существенно выше и увеличит пропускную способность полигона.
1.4. Прошить весь полигон протекания тока переходными отверстиями. Тут немного спорный вопрос, потому что он не подкреплен каким-то моделированием или расчетами. У меня была дискуссия с коллегами на этот счет: не уменьшают ли отверстия в полигоне эффективную ширину полигона, тем самым снижая его пропускную способность? Контрагрумент был в том, что с помощью переходок стек топ-боттом превращается в такой сетчатый брусок из меди, где медь внутри переходок образует квази-поперечное сечение этого бруска.
(Рисунок 1)
1.5 Использовать очень толстую медь. Многие производители могут сделать медь выше, чем 105мкм, вплоть до 200мкм но нужно делать запрос. Очевидный недостаток - увеличение зазора и минимальной ширины проводника. Далеко не во всех дизайнах такое можно себе позволить.

2. Если тепло надо отвести от компонента на плате
2.1 Старые добрые переходки под термопадом. Причем, чем больше переходок, тем лучше теплоотвод. (Рисунок 2)
2.2 Полигон меди на обратной стороне платы под термопадом.
2.3 Вскрытие маски с этого полигона на обратной стороне.
2.4 Заполнение переходных отверстий компаундом. (Рисунок 3)
Об этом увидел слайд в вебиране ГРАН @grangroup . Внезапно, для спикера из подкаста альтиума, теплопроводность воздуха невероятно мала. Поэтому заполнение отверстий хоть чем-либо, будет лучше, чем ничего. При желании можно залить даже специальным теплопроводным материалом, но по словам спикера с вебинара, это существенно усложняет процесс изготовления платы, а ее надежность уменьшается.
2.5 Медная вставка в печатной плате. (Рисунок 4)
Технология называется copper coin. Иллюстрация на картинке ниже. Идея в том, что ,фактически, на печатную плату засовывают брусок меди под термпопад компонента, который очень эффективно отводит от него тепло на боттом. Технология очень дорогая и не всегда оправданная.

3. Отведение тепла с помощью механических элементов
3.1 Старый добрый радиатор, плюс вентилятор (по необходимости)
3.2 Теплоотводящие трубки. (Рисунок 5)
Тут идея в том, что к горячему компоненту вы прикладываете медную теплоотводящую трубку и можете это тепло вывести хоть за пределы устройства, куда-нибудь в стакан со льдом. Часто это используют в ноутбуках, где горячий процессор и вентилятор находятся далеко друг от друга. Таким образом, можно тепло от процессора отвести до вентилятора, где он его уже будет выводить наружу.

4. Платы на алюминиевом основании.
Это достаточно популярная технология для светодиодов, их драйверов и других относительно простых схем с большим энергопотреблением. В таких платах между медным проводящим слоем и алюминиевым основанием находится диэлектрический теплопроводящий слой, помогающий отводить тепло на этот алюминий. Теплоемкость у алюминия хорошая, поэтому в зависимости от свойств диэлектрика можно добиться хороших результатов.

В целом, я рекомендую вебинар, который упоминал ранее, на мой взгляд весьма информативен. И конечно же, рекомендую писать в комментах техники, которые знаете вы ))

"У меня есть алюминиевая плата для этого мощного светодиодного драйвера и я решил: «окей, я просто добавлю кучу переходных отверстий на топе печатной платы»‎ потому что я хочу чтобы конвекционные потоки проходили через нее для отведения тепла. Но в результате теплового моделирования я выяснил, что это ничего не дает!
Я думал, что если у меня есть эти маленькие переходные отверстия в плате, то через них будет проходить конвекция. Проблема заключается в том, что барьер между алюминиевой платой и отверстием, через которое проходит воздух для отведения тепла, не очень хорошо отводит тепло. И поэтому тепло от платы будет распространяться по всему алюминию и нагревать остальную часть платы еще до того, как тепло проникнет через эти переходные отверстия и пропустит через них воздух. И мы обнаружили это в ходе теплового моделирования. "

Я специально несколько раз переслушал этот отрывок, чтобы убедиться в том, что речь идет об использовании переходных отверстий для отведения через поток воздуха, а не теплопередачу. Для меня это звучит, как минимум, оооочень странно. Они еще и тепловое моделирование провели, чтоб убедиться что это не работает.
Но может это я чего-то не понимаю?

Помню, как в студенческие годы, я пытался разобраться в схемотехнике, находил в интернете такого рода схемы, впадал в ступор, округлял глаза, пугался тому, какая схемотехника сложная и непонятная и как итог переживал, что мне никогда не статьи инженером.

Сейчас я уже более опытный специалист и точно знаю, что:
1) Гуглить надо в гугле, а не яндексе
2) Гуглить надо на английском (главное знать нормальный перевод того, что ищешь)

Все олдскульные схемы (как западные, так и советские) до сих пор мне кажутся запутанными и непонятными.

👍 - если понимаешь, схемы как на картинке
😱 - если видишь винегрет

Хорошая новость для разработчиков BMS систем и зарядок для них.
Оказывается, в августе 23 года (получается это уже не новость🤔) Texas Instruments выпустили микросхему для зарядки на стек до 14 Li-Po батарей!
Новость примечательна тем, что TI делали BMS микросхемы для 15-ти последовательных батарей, но зарядки были только для 6-ти.
Из-за этого приходилось использовать микросхемы от других производителей, например от Analog Devices с их LT8490 или LT8491.

BQ25756 от Техаса позволяет работать с входным и выходным напряжениями до 70В, разными типами химии батарей, имеет MPPT и стоит гораздо дешевле, чем зарядки от AD! 7.2$ против 18.4$!
Ну и плюс ко всему это позволяет оставаться в одной "экосистеме" и пользоваться старым, добрым, советским BQStudio для отладки и проверки всей системы.

В прошлом посте я писал про один из видов шума при работе с ОУ.
Но очевидно, что это не единственный источник шума. Если источников несколько, то их нужно складывать.
Обычное сложение тут, к сожалению, не прокатывает.
Как правильно это делать показано на картинке ниже.

Нужно возвести в квадрат каждый источник шума, сложить их, а из полученной суммы извлечь квадратный корень.

Шум - это довольно сложная и непонятная тема, по крайней мере для меня. Бороться с ними я могу методом тыка или интуицией: сюда фильтр, туда заземление, конденсатор по-больше, должно прокатить.

Задача "посчитать шумы" введет меня сначала в ступор, а потом в гугл на несколько часов в лучшем случае.

Сегодня я попробую немного разобраться в одном из многочисленных аспектов работы с шумом. А именно, с внутренними шумами ОУ.

💬 Какое покрытие используется для краевых контактов?

🔸 Краевые контакты – это конструктивный элемент печатной платы, представляющий собой ряд контактных площадок, расположенный на краю печатной платы и необходимый для соединения платы напрямую с соответствующим разъемом. При наличии краевых контактов печатная плата представляет собой ответную часть разъема.

ℹ️ На английском языке можно встретить такие названия, как «Gold Fingers» (дословно «золотые пальцы») и «edge connectors» (краевые контакты).

🔸 Поскольку технология подразумевает многократное соединение и разъединение платы и ответной части разъема, к краевым контактам предъявляются особые требования: их финишное покрытие должно не только защищать медь от окисления, но и быть устойчивым к истиранию. При этом, контакт платы с разъемом должен быть качественным и не ухудшать электрические параметры.

👉🏼 Этим требованиям хорошо отвечает покрытие Hard Gold ("твердое золото").

🔸 Покрытие Hard Gold представляет собой слой гальванически нанесенного золота с добавлением присадок, обеспечивающих твердость и прочность к истиранию. Покрытие наносится напрямую на медь, и только в зоне наличия краевых контактов. Hard Gold не используется для пайки и наносится только в зоне краевых контактов. На остальную часть платы наносят, как правило, ENIG (иммерсионное золото).

Справочная информация:
• Толщина покрытия в соответствии с IPC-6012 class 2:
Ni - min 2.5µm, Au - min 0.8µm;
• Чистота золота: 99.70% минимум;
• Твердость покрытия: 130-200 HVN;

🔸 Технология нанесения подразумевает подвод служебных проводников к краевым контактам для подачи на них электрического тока с целью гальванического осаждения золота из раствора.

✅ Для возможности нанесения покрытия без корректировки проекта необходимо соблюдать несколько правил:

- Обеспечить возможность подвода проводников к площадкам с покрытием;
- Контакты должны находиться на краю мультиплаты, если платы не одиночные;
- В зоне краевых контактов не должно быть паяльной маски.

#финишныепокрытия

все персонажи вымышленные, все совпадения случайны 🙈

#пятничное
@embedoka

Один из самых необычных косяков, который я видел. Главное суметь исправить))

Может ли обычный неинвертирующий усилитель на ОУ превратить синусоидальный сигнал в треугольный?
Кажется, что нет, ведь основная задача усилителя - усилять, а не трансформировать сигнал.
Но если я спрошу, может ли тот же усилитель превратить прямоугольный сигнал в трапецвидный?

Электронщики с опытом уже поняли о чем речь, а начинающие могут быть в смятении.
————————————————————————
Еще один пост о параметрах ОУ.
Если бы в телеграме была возможность добавлять картинки внутри текста, то не приходилось бы выводить такие короткие тексты в телегра.ф

Недавно Иван написал про «красный» стиль управления и что так не надо. Однако, когда труд инженера приравнивается к творческому и предлагается не стрелять в пианиста, потому что он играет как умеет, меня закономерно бомбит.

Художник тот же ремесленник, у которого полно рутинных задач. Покрыть холст шпателем, дождаться, пока высохнет первый слой, нанести второй. Иногда картины пишутся годами из-за сложной техники и там творчества кот наплакал, сплошное ремесло.

Или возьмем музыкантов. Казалось бы, творцы! Но настоящие музыканты знают что мастерство приходит после сотен часов репетиций и виртуозное выступление на сцене — результат рутины на репах. Тысячи повторов из-за балбесов, которые лажают на последнем куплете (обычно это басисты).

Научные работники, вот эти в халатиках и очёчках. Да их основная работа — это отчеты, разметка данных, правильное представление информации и скрупулезный анализ. Из творчества там ну дай бог раз в год две пробирки смешать.

Инженеры — не творцы. Это ремесло по решению сложных задач. У токаря — заготовки, у инженера — задачи.

И мир не черно-белый. Не вижу ничего плохого в том, чтобы:

- четко определять задачи и ожидаемые результаты
- ясно формулировать, что именно требуется от сотрудников
- контролировать выполнение работы
- результаты - понятны и измеримы

ну и так далее по списку. Если сотрудника нужно удерживать на рабочем месте, потому что с него есть спрос за качество и сроки — ну извините.

В общем-то я понимаю, что хотел сказать Иван: не переборщите с контролем. Но получилось как-то чересчур хипстерски. Как будто бы критерии выполнения не важны, ошибаться можно постоянно и вообще с творца спроса нет. Такая коннотация может ввести в заблуждение начинающих управленцев, не надо плиз.

А еще Иван будет выступать завтра в Embedded Баре #11 и рассказывать про принятие решений в противоречивых ситуациях. Не знаю, есть еще билеты или нет, но я свой уже урвал. До встречи!

Обычно считается, что терминация требуется для высокоскоростных сигналов, где-то от 10Мгц. Но контринтуитивная вещь в том, что "низкоскоростной" сигнал может быть вполне "высокоскоростным"!

Скорость сигнала определяется не его рабочей частотой, а скоростью нарастания фронта сигнала.
Если скорость нарастания сигнала настолько медленная, что она всё еще не завершила свое нарастание к тому моменту, когда отраженная волна вернулась к источнику - значит можно сказать что этот сигнал действительно низкоскоростной.

Поэтому, если низкочастотным сигналом управляет драйвер для высокоскорострых интерфейсов, то скорость нарастания этого "низкоскоростного" сигнала будет такая же, как у "высокоскоростного".
А значит может понадобиться и терминация.

Источник: Istvan Nagy - Complex Digital Hardware Design

У вас есть какой-то переменный сигнал небольшой амплитуды, который нужно усилить. Вы берете ОУ, делаете из него неинтвертирующий усилитель, задаете резисторами коэффициент усиления, чтоб выходной сигнал попадал в нужный диапазон напряжений, но результаты на выходе почему-то отличаются от того, что должно быть в теории. В реальности амплитуда сигнала меньше, чем вы рассчитывали или же вообще точно такая же, как на входе. Что же происходит?
————————————————————
Продолжаем разбираться в разных параметрах операционных усилителях. С этого поста начинаются AC параметры!

Вы когда-нибудь видели последовательные резисторы в цепи каких-нибудь интерфейсов, в том числе низкоскоростных типа UART, I2C, SPI? Их сигналы можно подключать напрямую, но некоторые разработчики ставят в линию резистор. Объясняется это тем, чтобы меньше было электро-магнитного излучения или для улучшения целостности сигнала. Но иногда значение этих резисторов отличаются: то 22 Ом, то 33 Ом, то еще что-то. От чего оно зависит? Это случайный выбор или всё-таки есть какая-то ощутимая разница в эти 11 Ом?

Об этом в небольшой статье ниже.