Сёркиты

Как пропустить по плате большой ток? Начну от самых очевидных способов, до менее очевидных.

1. Увеличить площадь дорожки
В первую очередь, способность дорожки выдерживать ток определяется ее площадью. Чем больше площадь, тем больше тока она может пропустить через себя, не перегревшись.
Увеличить площадь можно разными способами.
Самый простой - сделать дорожку шире. Немного более продвинутый - провести ее полигоном.
Полигон может обтекать всякие vias и другие элементы трассировки.
Также, полигоны можно продублировать на разных слоях и прошить их переходками.

Увеличивать площадь можно не только вширь, но и ввысь.
Например, используя более "толстую" медь. Не стандартные 18мкм, а 35мкм, иногда 75мкм, а в некоторых случаях и все 100мкм.

2. Увеличить теплоотдачу
Если увеличивать площадь больше некуда, а пропускная способность всё еще недостаточная, можно попробовать улучшить теплоотдачу полигона.
В первую очередь - вскрыть его от маски, которая препятствует охлаждению.
При желании, эту вскрытую часть можно залудить припоем, что в добавок увеличит площадь поперечного сечения полигона.
Проводимость у меди и припоя сопоставимая.
Для очень сложных случаев, можно наклеить радиаторы или припаять небольшую по длине оплетку.
Если припаивать длинную, то плату может изогнуть из-за разных коэффициентов расширения у меди и текстолита.

3. Добавить полигон снизу
Этот пункт - частный случай второго, но для меня он был настолько неожиданным, что я решил выделить его отдельно.
У меди теплопроводность намного больше, чем у текстолита. Это значит, что если ваша дорожка питания перегревается, то полигон земли под ней заберет и распределит на себе часть этого тепла, тем самым снизив ее температуру.
Вы можете недооценивать его влияние, но сплошной полигон под дорожкой снижает ее температуру на 50%!


Расчет параметров дорожек я люблю делать с помощью калькулятора Saturn — он учитывает наличие полигона и рассчитывает по формулам из стандарта IPC-2221. Кстати, IPC-2221 даёт с запасом завышенные значения — по факту нагрев плат получается меньше. Поэтому, если вы сторонник расчетов с запасом, то в случае с IPC2221 это сделали уже за вас 😉
А вы знаете еще какие-то способы для повышения пропускной способности дорожки?

💬 Почему гарантийный срок сохранения паяемости покрытия HASL составляет всего один год?

Иногда наши заказчики хранят печатные платы с горячим лужением гораздо дольше рекомендуемого срока, а затем успешно монтируют. Отсюда возникает закономерный вопрос: зачем производитель "перестраховывается"? Попробуем ответить.

🟧 В случае с HASL паяемость (способность площадок и монтажных отверстий смачиваться припоем) всегда уменьшается со временем, даже если условия хранения идеальны. Происходит это из-за миграции меди сквозь нанесенный припой на поверхность контактных площадок. Со временем на поверхности формируется оксидная пленка, из-за которой паяемость и снижается.

🟧 Единственный фактор, гарантированно увеличивающий срок сохранения паяемости, – толщина припоя. Чем припой толще, тем дольше медь будет добираться до поверхности.

⚙️ Процесс нанесения HASL заключается в погружении платы в ванну с расплавленным припоем с последующим прохождением заготовки между двумя плоскими соплами. Через сопла горячий воздух под большим давлением убирает лишний припой с площадок, тем самым обеспечивая необходимую плоскостность.

В современной электронике используется смешанная комплектация – на платах обычно присутствуют и компоненты с мелким шагом, и достаточно крупные контактные площадки.

При нанесении HASL сложнее всего удалить лишний припой и обеспечить плоскостность и отсутствие перемычек именно для маленьких площадок – в силу высокого поверхностного натяжения расплавленного припоя. Установка настроена так, чтобы давления воздуха было достаточно для выполнения этой задачи. Побочным эффектом становится то, что на крупных площадках при столь интенсивном сдувании не будет оставаться слишком толстого слоя припоя. Слой может составлять 1-5 мкм.

❗️ Именно такие тонкие области покрытия и будут терять паяемость быстрее всего при длительном хранении печатных плат.

✅ Описанные особенности техпроцесса нанесения HASL и современной смешанной комплектации мы и учитываем, давая гарантийный срок сохранения паяемости в 1 год.

😊 #печатныеплаты #финишныепокрытия #паяемость #HASL #монтаж

Интересная история с конференции Я.Железо.

С одной стороны, когда у тебя девайс с миллионной серией, BOM стараются оптимизировать до каждого цента и ставить микросхемы, как можно дешевле.
С другой стороны, более гибкие (а соответственно и более дорогие) микросхемы позволяют решать баги, без изменения железа, как в этой истории. А баги 100% будут.

Многие замечали в своём САПР такой слой, как Courtyard.
Что это вообще такое, зачем он нужен и как его правильно рисовать?

1. Что это?
Площадь, очерченная на слое Courtyard, — это минимально необходимая зона вокруг компонента, чтобы его можно было безопасно разместить при сборке платы.
Особенно это актуально при автоматическом монтаже. (При ручном - можно припаять что угодно и как угодно)
Кроме того, courtyard позволяет избежать слишком близкого расположения компонентов при трассировке платы, что обезопасит от непреднамеренного механического контакта компонентов.

2. Зачем это?
Расстояние между компонентами нужно для того, чтобы Pick and Place машина смогла без дефектов расположить их, а печка - запаять. Сейчас Pick and Place машины достаточно точные, в среднем им нужно 0.1мм зазора между компонентами, но всё равно лучше держать в уме, что у разных фабрик стоят разные машины, с разной точностью позиционирования.
В добавок к этому, чем выше плотность расположения компонентов, тем больше вероятность брака на одной и той же машине.
Поэтому обычно при подготовке платы на серийное производство рекомендуют согласовать с фабрикой, где планируется сборка, допустимое расстояние между компонентами.
А то может получиться, что на многотысячной партии сотня-другая образцов уходит в брак, потому что при разработке вы заложили Courtyard на 0.05 мм меньше, чем рекомендовано.

3. Как это?
В первую очередь, нужно помнить, что courtyard рисуется вокруг всего компонента, а не только вокруг падов.
Если корпус выступает за пад — отсчёт идёт от корпуса.
Если пад больше корпуса — от падов.
При этом лучше брать не номинальные размеры корпуса, а максимальные — согласно даташиту.

Стандарт IPC-7351 разделяет расстояния Courtyard на три класса:
-Высокая плотность
-Средняя плотность
-Низкая плотность

Значение для каждого класса можно посмотреть на картинке ниже и сохранить ее себе, чтобы была под рукой.
Чаще всего в библиотеку заносится среднее расстояние, но иногда нужно его снизить до минимального.

Недавно Arduino представило ИИ помощника для разработки кода на своих платформах.

Находится он прямо в Arduino IDE.
Идея состоит в том, что ты пишешь ИИ-ассистенту: "Сделай мне код для мигания светодиодом", а в ответ получаешь готовый скетч.
Также ИИ-ассистен может искать баги в твоем коде и давать объяснение непонятным функциям.
Выглядит всё очень многообещающим и крутым.

Лично у меня во время отладки иногда возникают потребности в какой-то простенькой автоматизации, ради которой не хочется отвлекать программиста, но самостоятельно писать код - времязатратно.
Такой ИИ-тул был бы отличным дополнением.

Но к сожалению, бесплатно он доступен только 30 дней.
Может быть позже разрешат пару бесплатных скетчей в день или конкуренты подтянутся.

Подробнее читайте в статья блога Arduino.

В прошлом посте я упомянул защиту на диодах Шоттки, и в комментариях зашла речь об их токах утечки.
Это достаточно важная тема, которую я недооценивал раньше, поэтому решил написать о ней отдельно.

1. Порядок тока утечки
Раньше я полагал, что ток утечки в диодах Шоттки составляет единицы или десятки микроампер.
Но после небольшого исследования на DigiKey выяснилось, что в среднем порядок утечки на уровне сотен микроампер.
Есть диоды с утечкой в наноамперах, немало тех, у которых она - миллиамперы, но усреднённо — это сотни мкА.

Что это значит?
Если вы используете делитель напряжения для подачи сигнала на АЦП и для защиты поставили «первый попавшийся» (или просто дешёвый) диод Шоттки, не обратив внимания на его ток утечки, — есть риск получить искажения сигнала.
Насколько сильные — зависит от сопротивлений делителя и конкретных параметров диода, но это влияние точно стоит учитывать.

2. Зависимость от Vf
Главное преимущество диодов Шоттки - маленькое прямое падение напряжения (Vf). Поэтому, обычно выбирая диод, хочется взять вариант с наименьшим падением.
Но обратная сторона медали в том, что чем меньше Vf, тем больше утечка у диода.
Я поигрался с фильтрами на DigiKey и, хоть это не самый лучший метод для исследования, но тенденция действительно прослеживается, особенно для крайних значений.
Но если заморочиться, то можно подобрать диод с подходящим сочетанием Vf и тока утечки.


3. Температура
Зависимость тока утечки от температуры - просто колоссальная. Даже у вполне приличных диодов ток утечки может вырасти с 1мкА при 25°C до 1мА при 125°C!
Значение при 40 градусов (самой популярной максимальной температуры девайса в ТЗ) обычно не пишут в даташитах, но его можно грубо апроксимировать.
Утечка при нагреве - это такой подводный камень, который не видно при дебаге в лабораторных условиях, но который может во всей полноте проявиться при работе у реального пользователя.

4. Обратное напряжение
Ток утечки также зависит от приложенного обратного напряжения. Причем разброс тоже немаленький: утечка при минимальном и максимальном напряжении может различаться в 10 и более раз.

Подводя итог, если разрабатываемый девайс имеет батарейное питание или должен иметь очень низкое потребление, то с диодами Шоттки следует быть очень аккуратным. В любом случае стоит иметь ввиду их особенности и проверять параметры на графиках в даташитах.

Инженер-электронщик размещает у себя на канале интересный контент по всему что связано с самоделками и делится своими наработками и идеями. Даже человеку далёкому от сварки, самоделок и электроники будет интересно и полезно это узнать! Ну и конечно куда без свежих мемов о самоделках! Присоединяйся, узнавай новое, участвуй в обсуждениях!

Подпишись на его канал https://t.me/akiman_sa

Как вы думаете, что не так с этой схемой?

В одном из проектов мне нужно было мониторить входное напряжение 48 V, и для этой цели я подключил делитель напряжения к микроконтроллеру.
Поскольку, чёрт его знает, что может происходить на входной шине питания, я на всякий случай добавил диод Зенера.
По расчётам максимальное напряжение при нормальной работе должно было быть 2,3 V, а максимально допустимое на пине — 3,6 V.
Взяв из библиотеки ближайший зенер на 3,3 V, я пребывал в полной уверенности, что тут никакого подвоха нет.

Подвох обнаружился, когда мне позвонил коллега и сказал, что вместо 48 V моя схема показывает 40 V.

Проблема зенеров в том, что они могут начинать открываться и пропускать ток уже при напряжениях ниже их заявленного рабочего значения.
То есть, если зенер заявлен на 10 V, он может начать открываться и на 9,5 V, и на 9 V — в зависимости от производителя.
ВАХ зенеровского диода вообще нелинейная, поэтому все его параметры — working voltage, clamping voltage, standoff voltage — лучше перепроверять на графике в даташите.

В моём случае working voltage начиналось с 3,15V, что в принципе должно было быть достаточно для моей схемы.
Но если бы я открыл график, то увидел бы, что низковольтные зенеры этой серии начинают пропускать ток чуть ли не с нуля.
При 2,3V через него протекает ток порядка 200 мкА. Эта цифра звучит нестрашно, но примерно такой же ток течёт у меня через весь делитель.
Приоткрытый зенер эквивалентен параллельному резистору, который уменьшает общее сопротивление, а значит — и напряжение на пине микроконтроллера.

В итоге зенер заменили на диоды Шоттки, и всё стало хорошо.
Диоды Шоттки — наши бро.

Забыл в свое время порекомендовать прекрасную статью по SI DDR от моего знакомого. Всем кто планирует когда - либо либо работать с DDR - читать обязательно.

Одно из правил отладки, описанных в этой книги звучит как "Не предполагайте, а смотрите".

Когда инженер сталкивается с проблемой в работе устройства, он начинает строить предположения о его причинах, находит им логическое обоснования и принимает решения по его исправлению.
Это скорее когнитивная проблема, которой подвержены люди независимо от их квалификации, опыта работы, да и я сам тоже.
А проблема заключается в том, что эти предположения, будь то даже очень хорошо обоснованные, могут быть ошибочными.

В книге это правило иллюстрируется длинной, но очень показательной историей о том, к чему это может привести.

После ее прочтения я стал чаще себя ловить на таких когнитивных трюках и стараться сначала смотреть, а потом уже предполагать.

P.S. У кого была похожая история, делитесь в комментариях или ставьте 🤡 ))

В предыдущем посте, в качестве одного из способов заземления щупа осциллографа использовалась его собственное шасси. Если вы не очень поняли, что под этим имеется ввиду, то рекомендую посмотреть это видео.

Из него вы узнаете:
1. Сколько нужно проводов, чтоб измерить сигнал с помощью осциллографа?
2. Можно ли сделать это с помощью одного провода?
3. Какие условия для этого нужны?
4. Как это влияет на показания?

Перепаивал я значит микросхему с помощью фена и забыл посмотреть, не уплыли ли компоненты по соседству.
Пошел проверять защиту от КЗ, а в конце смотрю на диоды и на лбу выступает пот.

Если бы они замкнулись, то микросхема бы не задетектила КЗ и все в очередной раз сгорело.
Ну и как после этого не уверовать в Бога?))