Сёркиты

Как получить высокое напряжение из обычного boost конвертера?

Недавно на работе у меня была задача получить высокое выходное напряжение (100V) при небольшом токе (до 5мА). Разрабатываемое устройство должно быть компактным и дешевым.
Обычные boost-конвертеры редко выдают такие напряжения, а те что выдают - либо дорогие, либо редкие, либо большие.
Во время определения архитектуры девайса мне пришлось прочитать некоторое количество научных статей и одна из них предложила гениальное решение для этой проблемы.

Coupled inductors
Основная проблема обычных boost конвертеров при работе с высоким напряжением - это ограничение по Vds внутреннего транзистора и большой Duty cycle, близкий к 1.
Изящное решение этой проблемы - использовать вместо одиночной индуктивности связанные индукторы (coupled inductors).
Это две индуктивности, намотанные на одном сердечнике. Их можно соединять как параллельно, так и последовательно. В нашем случае мы их подключаем последовательно, как на изображении ниже.

Таким образом получается, что за счет трансформаторного эффекта и разного количества витков, можно получить большее выходное напряжение при меньшем duty cycle.
По сути, coupled inductors - это трансформатор на минималках: они компактнее, дешевле, отсутствует гальваническая изоляция. Но принцип преобразования напряжения остается тем же.
Подробнее обо всех расчетах и подборах написано в application note от TI: Extend the Boost Converter Output Voltage With a Coupled Inductor

На практике эта схема тоже проверена и действительно, всё работает!

Honda только что совершила посадку многоразовой ракеты в 37 см от цели

Не SpaceX. Хонда!

Она поднялась на высоту 890 футов. Короткий прыжок для проверки систем управления и посадки, а не для погони за орбитой или заголовками газет.

Но вот что интересно. В ракете использовались технологии самоуправляемых автомобилей

Ракета была высотой 6,5 метра, находилась в воздухе 56 секунд и приземлилась на четыре выдвижные опоры с помощью автономного управления.

Она не зависела от внешнего пилота или GPS для корректировки курса.

Honda использовала управление в реальном времени, встроенные датчики и бортовые системы принятия решений. Те же строительные блоки, что и в умной электронике, только примененные к ракете.

Речь шла не о достижении космоса. Речь шла о проверке таких основ, как стабилизация высокого, тяжелого объекта, его точная посадка и многоразовое использование.

Это был базовый тест, а не грандиозное шоу. Но именно такая работа позволяет двигаться вперед.

Как вы считаете, стоит ли Honda продолжать в том же духе или оставить ракеты космическим компаниям?

Лонгрид о создании портативной умной колонки Яндекс.Стрит.

Каких-то больших инсайдов там нет, но в целом интересно почитать о том как подходят к разработке подобных устройств. Актуально не только для создания колонок, но и других портативных устройств.

😭 - было
🤡 - не было

Для нас, как для контрактного разработчика и производителя электроники, очень важно планировать тестирование еще на этапе проектирования. Мы всегда учитываем серийность, время на тестирование и стоимость разработки тестового стенда.

При больших объемах производства делаем выбор в пользу «джиг» (JIG). Этот стенд представляет собой некое игольчатое поле, которое позволяет взаимодействовать с тестовыми точками устройства по заданному алгоритму.

При проектировании сложного модуля в одном из проектов стало понятно, что необходимо разработать джигу с двухсторонним расположением игольчатых полей. Под каждое из этих полей мы использовали отдельные платы, которые в свою очередь подключаются шлейфом к «голове» стенда и оборудованию (калибратор, источник питания и тд). Применение двухсторонней джиги вызвано необходимостью коммутации к тестовым точкам по обеим сторонам платы, а в ряде случаев к выводам компонентов. Так бывает, когда устройство сложное, с высокой плотностью расстановки компонентов, где используются цифровые и аналоговые сигналы.

Подключение игольчатого поля непосредственно к печатным платам стенда позволило нам уменьшить влияние электромагнитных помех.
Кроме того, это оптимизировало связь с центральной процессорной платой на базе ARM-процессора, на которой выполняются bash-скрипты под управлением OS Linux с логированием ошибок для ремонта.

✅ Создание подобной джиги равноценно разработке отдельного устройства, но на большой серии это позволит нам повысить качество и сроки выхода на рынок исправного продукта.

#гаоди #тестирование #разработка

На канале Роберта Феранека вышло два интересных видео о том, как он попросил software-инженера разработать печатную плату на базе микроконтроллера — с питанием, USB и простой периферией вроде светодиода.
Это была первая плата, раньше он их не разрабатывал вообще.
Т.е. с точки зрения hardware — это типичный junior-разработчик.

В первом видео рассматривается схема, во втором — сама плата.

Эти видео натолкнули меня на размышления о разнице между техническим грейдом (junior, middle, senior) и уровнем профессионализма.
Сейчас объясню.

Что происходит в этих обзорах?
Если не брать в расчёт оформление, схема выполнена почти идеально.
Человек явно прочитал все даташиты на используемые компоненты, ориентировался на референсные схемы и допустил, по сути, всего две ошибки:

1. Неправильно подобрал ёмкость для кварцевого резонатора (эту ошибку делают даже миддлы, а иногда и сеньоры)
2. В разъёме SWD первым пином указал питание, последним — землю. При инверсном подключении это может привести к короткому замыканию

А что с платой?
Примерно то же самое.
Видно, что он опирался на референсные лейауты, скорее всего, прочитал несколько статей вроде «5 советов по трассировке печатных плат» и «Топ ошибок при разводке PCB».

Из ошибок:
1. Не сделал полноценный полигон для теплоотвода у LDO;
2. Соединил конденсаторы вокруг LDO не полигоном, а переходными отверстиями.

В остальном всё выполнено вполне достойно. Можно придраться к мелочам, но по факту — плата будет работать.
Роберт тратит около двух часов на проверку проекта в поиске «ошибок новичка», но кроме перечисленных выше находит лишь незначительные или связанные с оформлением.

Так вот.
Обычно грейды применяются к уровню технических знаний. Если человек много знает — он сеньор. Знает мало — джун. В худшем случае грейды вообще приравниваются к опыту работы.
Но технических навыков недостаточно, чтобы создавать качественные продукты.
Нужен профессионализм.

Именно профессионализм показал этот software-инженер: он не поленился, изучил документацию, опирался на референсы, прочитал гайды, проанализировал своё будущее устройство — и в итоге создал весьма приличную плату, особенно по меркам новичка.

Принято считать, что профессионализм растёт параллельно с опытом и техническими знаниями.
Но, к сожалению, это не всегда так.

Профессионализм — это не только знания, а подход к работе. Это то, как ты распоряжаешься своим опытом и скиллами. Это практики, которые ты применяешь. Это время, которое ты тратишь на анализ, размышления и погружение в тему — вместо того, чтобы бездумно копировать.
Хотя в бизнесе иногда последнее гораздо выгоднее, чем тратить время на какое-то там изучение.

Про профессионализм не так много книжек и статей, как про технические вещи. Он появляется за счет хороших процессов в компании, за счет сильного коллектива или общению с другими грамотными коллегами, независимо от их уровня знаний.
Честное слово, совсем недавно я подсмотрел одну хорошую практику у начинающего специалиста, которая вскоре мне сэкономила какое-то количество ценного времени.

Ну и наверняка вы хоть раз испытывали диссонанс от встречи сеньор-инженера с низким уровнем профессионализма — и джуна, работающего как настоящий профессионал.
Ставь 💯 если такое было!

Инженеры: да зачем эти Product менеджеры вообще нужны? И без них бы справились

*так же инженеры, если бы разрабатывали продукты сами*:

Найдено на просторах интернета

«Тупой ИИ» с нами надолго: почему в новых моделях больше галлюцинаций

В последние несколько месяцев ведущие модели обновились с функцией «рассуждений». Предполагалось, что качество ответов улучшится. Но последующие тесты показали, что уровень галлюцинаций сильно вырос. И это не какая-то случайная недоработка разработчиков, а фундаментальное свойство. Сейчас становится очевидным, что от галлюцинаций мы не избавимся никогда.

Однажды я столкнулся с необычной проблемой в портативном устройстве, которое при низком напряжении на батарее начинало выключаться и уходило в бесконечные рестарты.
Сначала, я подозревал Boost конвертер в недобросовестном исполнении своих обязательств, но потом заметил, что шатдауны происходят не сразу, а где-то через минуту-две после подачи низкого напряжения питания.
Виновником оказалась цепь ORing, подробнее о которой я написал в сегодняшней статье.

P.S. Этот баг я обнаружил в том числе благодаря одному из постов, которые писал для канала. Так что, если вы думали отписаться, то задумайтесь😅

Плазменную очистку (plasma Cleaning или Plasma Treatment) в рекламных статьях называют Game Changer и Eco-friendly решением для индустрии электроники.
Напрямую к разработке hardware она отношения не имеет, но это всё равно интересная технология, используемая в индустрии электроники.


Основная идея этой технологии в том, что загрязнения удаляются за счет взаимодействия ионизированного газа (плазмы) с частицами загрязнений. В зависимости от типа газа, его молекулы либо механически "выбивают" загрязнения с очищаемой поверхности, либо вступают с ними в химическую реакцию и превращают их в летучие соединения, которые потом откачиваются из камеры.

Это дает плазме главное преимущество - возможность удаления даже микроскопических загрязнений, тем самым добиваясь более чистой поверхности даже в труднодоступных местах и на сложных материалах.
Помимо этого, плазма считается эко-френдли, особенно по сравнению с традиционной очисткой спиртосодержащими растворами. Еще она не оставляет разводов, не требует механического воздействия на очищаемую поверхность и может "активировать" поверхность для лучшей адгезии и повышения смачиваемости.

Конкретно в электронике это может использоваться:
▪️Для подготовки к wire bonding микросхем
Это когда к кристаллу микросхемы приваривают тонкие проволочные выводы, идущие к паду платы или пинам внутри корпуса микросхемы
▪️Для подготовки к flip-chip bonding
Это когда кристалл микросхемы припаивают напрямую на плату (без корпуса) с помощью шариков припоя. Что-то вроде BGA, только вместо корпуса - сам кристалл.
▪️Для очистки чувствительных компонентов
Например, оптические сенсоры, MEMS датчики.
▪️Какие-то специфичные платы с очень маленькими компонентами и труднодоступными для жидкостей местами, который обязательно надо хорошо почистить
▪️Перед нанесением каких-нибудь важных покрытий

Область применения может быть шире, в зависимости от особенностей применения.
Также, плазменная очистка улучшает паяемость печатных плат, что может быть полезно не только на производстве чипов, но и на сборочном производстве PCB. Учитывая, что небольшие установки стоят в районе 5000$, возможно они будут встречаться всё чаще и чаще.

💬 Как получить толстый слой меди в отверстиях для запрессовки разъемов (Press-Fit)?

Иногда изготовитель сообщает, что получить толстую медь в отверстиях для запрессовки разъемов (технология press-fit) не получится, и требование к толщине меди выходит за рамки технологических возможностей. Можно ли решить эту проблему, ведь печатная плата уже спроектирована, а сроки поджимают?

🟧 Отверстия для запрессовки разъемов требуют формирования более толстой меди, нежели предусмотрено требованиями IPC-6012 для переходных и монтажных отверстий (напомним, что IPC-6012 требует не менее 20 мкм для 2 класса и 25 мкм для 3 класса). Конкретные требования для разных моделей press-fit разъемов обычно указаны в даташитах.

🟧 При этом в дизайне, содержащем такие разъемы, очень часто имеются высокие токовые нагрузки, а значит, используется толстая медная фольга на внешних слоях (например, 105 мкм). Сочетание толстой фольги и необходимости гальванически нарастить в отверстиях 35-50 мкм меди приводит к невозможности в дальнейшем вытравить зазоры топологии при использовании стандартного процесса прямой металлизации. Ведь медь при использовании такой технологии нарастает и в отверстиях, и по всей поверхности фольги внешних слоев до формирования их топологии. Травить такой слой меди будет очень сложно.

❗️ Производства, использующие в своем техпроцессе лишь один этап прямой металлизации, ответят, что требования к толщине меди в отверстиях выходят за их технологические возможности на данной фольге.

✅ В такой ситуации следует отдавать предпочтение производствам, использующим в своем техпроцессе т.н. pattern plating или «выборочную металлизацию».

🟧 Pattern plating подразумевает два этапа гальванического наращивания меди:
1️⃣ На первом этапе осаждается небольшой слой меди и в отверстиях, и на поверхности фольги внешних слоев.
2️⃣ На втором этапе формируют основной слой гальванической меди. Медь при этом осаждается только в отверстиях и на поверхности будущих проводников. Участки расположения будущих зазоров при этом защищают металлорезистом. Медь на этих участках не нарастает, а значит проблем с травлением в дальнейшем не будет.

Отметим, что изготовление плат с использованием технологии pattern plating дороже. Однако, мы крайне не рекомендуем пренебрегать требованиями к толщине меди press-fit отверстий и пытаться сэкономить на данном требовании из-за снижения надежности контактов.

😊 #печатныеплаты #pressfit #металлизация

😟😟😟

На нашем производстве пополнение: мы установили stand-alone автоматическую систему оптической инспекции VCTA-Z5X🔥

Уже провели первые тесты и хотим поделиться впечатлениями.

⚡ Ловит все дефекты, особенно в сложных местах: плохую пайку (мало/много припоя, перемычки), отсутствие или перекос компонентов, неправильную маркировку. Диапазон высот компонентов — от 1 до 50 мм, что подходит под большинство наших задач.

⚡ Работает быстро: одна плата проходит проверку за несколько секунд. Это экономит нам время и снижает нагрузку на нашего оператора.

⚡ Распознает маркировку: уверенно читает как 1D, так и 2D штрих-код, фиксирует Bad marks.

⚡ Очень просто пишется программа: новичок без опыта может освоить за 1 неделю.

На первом этапе система показала себя стабильно: точность, скорость, понятный интерфейс. В ближайшее время соберем примеры с реальных плат и покажем, как она фиксирует дефекты, которые сложно заметить визуально 👍

#гаоди #производство

Паяльная паста: всё, что нужно знать. Памятка снабженца и шпаргалка технолога

В мире электроники, где точность измеряется в микрометрах, а надёжность — годами непрерывной работы, важную роль играет компонент, о котором редко задумываются вне лабораторий и производственных линий. Речь идёт о паяльной пасте — высокотехнологичном материале, обеспечивающем надежное соединение между компонентами и печатной платой.

Что входит в состав пасты? Как выбрать нужный тип припоя? Почему от характеристик флюса зависит не только качество пайки, но и долговечность всего изделия? И наконец, какие требования предъявляют к хранению и подготовке этого, казалось бы, простого вещества?

Эта статья — не просто технический разбор, а структурированное и живое исследование, написанное инженером для инженеров. Она поможет разобраться в нюансах, которые определяют успех сборки, будь то массовое производство или ручной монтаж опытного образца.

Оптопары или цифровые изоляторы?

Нередка ситуация, когда требуется гальванически изолировать одну часть схемы от другой. Если с силовой часть все понятно, для нее используют трансформаторы, что на счет цифровых или аналоговых сигналов? После поисков разработчик оказывается перед выбором: оптопара или цифровой изолятор? Разберемся, в чем разница.

Оптопара состоит из излучающего светодиода и принимающего свет фототранзистора или фотодиода (зависит от архитектуры). Ток на выходе равен току на входе, умноженному на CTR (current transfer ratio). Существуют и оптопары с цифровыми логическими выходами, в данном случае CTR уже не применим, на выходе либо логический 0, либо 1. Оптопары могут обеспечивать изоляцию до 10кВ, передавая пропорциональный ток на выход, стоимость простых оптопар небольшая.

Цифровой изолятор основан на CMOS технологии, последовательная емкость (редко индуктивный контур) обеспечивает гальваническую изоляцию. Внутри микросхемы присутствует модулятор, позволяющий проходить логическим сигналом через ёмкостной барьер. Простейшая его структура представлена слева сверху. Основное отличие от классической оптопары - входные и выходные сигналы могут быть только цифровыми (0 или 1). Скорость работы цифровых изоляторов - до сотен Мгц, в отличии от относительно медленных оптопар. Кроме этого, цифровые изоляторы обладают большим иммунитетом к быстрым скачкам напряжения (CMTI) между первичной и вторичной сторонами (справа снизу на рисунке). Еще одно преимущество изоляторов - стабильность параметров при изменении температуры окружающей среды.

При сравнении цифровые изоляторы оказываются лучше по всем параметрам, однако передача аналогового сигнала через них недоступна (в связи с этим в системах управления изолированных источников до сих пор широко используются оптопары). Данное ограничение можно обойти путем использования АЦП с цифровыми интерфейсами (SPI, I2C, параллельная шина). Заключительный минус - необходимость использования изолированного источника питания на вторичной стороне. Чаще всего это не является проблемой, иногда источник даже интегрирован в один корпус, требуется только добавить дроссель и/или конденсаторы.

Резюме: используйте оптопару, если требуется передать аналоговый сигнал или не хотите добавлять еще один изолированный источник. Во всех остальных случаях идеально подойдут цифровые изоляторы.