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?

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.

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.

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😅

Найдено на просторах интернета

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

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

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!

😭 - было
🤡 - не было

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.