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設(shè)計(jì)電路電源是購(gòu)買或外包還是設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)電路電源是購(gòu)買或外包還是設(shè)計(jì)
作為工程師，我們一直在決定是購(gòu)買還是建造。如果我們需要放大器或某種信號(hào)處理電路，我們會(huì)尋找具有高級(jí)功能、出色性能和合理價(jià)格的現(xiàn)成集成電路 (IC)。但是，如果沒(méi)有明顯的“購(gòu)買”解決方案，我們會(huì)將我們的電路分成更小的部分，并在更本地化的級(jí)別上進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是，我們只會(huì)到此為止；我們不選擇“制造”電阻、電容、晶體管、二極管或芯片；我們使用來(lái)自知名制造商的預(yù)制組件，這些組件通過(guò)公認(rèn)的供應(yīng)鏈銷售，最好有第二個(gè)或多個(gè)替代來(lái)源。換句話說(shuō)，我們?cè)谧畹退缴?span lang="EN-US">“購(gòu)買”，但是，如果我們可以在更高的水平上經(jīng)濟(jì)地購(gòu)買，那么我們就會(huì)這樣做。但是電源呢？
電源 - 初步考慮
電源沒(méi)有什么不同，但可能會(huì)有一些特殊的考慮，因?yàn)樵谠S多情況下，如果電源出現(xiàn)故障，那么我們的產(chǎn)品也會(huì)出現(xiàn)故障。當(dāng)然，對(duì)于依賴中央微處理器或控制器的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)也是如此，但這些產(chǎn)品通常以數(shù)百萬(wàn)計(jì)的銷售量得到充分證明。它們還非常精確地定義了它們的接口方式以及它們需要什么樣的電壓供應(yīng)才能發(fā)揮其重要作用。隨著電源，用電環(huán)境遠(yuǎn)不如某，并與我們產(chǎn)品中的所有其他組件相比，電源可能處理更大的電壓和電流。換句話說(shuō)，與我們?cè)O(shè)計(jì)的大多數(shù)其他部分相比，電源的壓力更大。本文希望解決需要考慮的最相關(guān)問(wèn)題，并在多個(gè)地方采用清單格式供您使用。
現(xiàn)貨供應(yīng) (OTS) 電源
如果您能找到看起來(lái)滿足您需求的 OTS 電源，那么您應(yīng)該在選擇使用它之前考慮以下問(wèn)題的答案：
供電會(huì)可靠嗎？
它會(huì)繼續(xù)在預(yù)期的極端溫度、輸入電壓和應(yīng)用負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行嗎？（也稱為 8 角測(cè)試）
它是否有平均故障間隔時(shí)間 (MTBF) 數(shù)字來(lái)提供有關(guān)其使用壽命的線索？
MTBF 數(shù)字能否通過(guò)部件檢查來(lái)證實(shí)？
電解電容是產(chǎn)品壽命的良好指標(biāo)
功率二極管及其可能的峰值電路電流可以揭示缺點(diǎn)
連接器的質(zhì)量可以給人一種溫暖的感覺(jué)，即部件將可靠
OTS設(shè)計(jì)有沒(méi)有可以研究的主控制器IC？
簡(jiǎn)而言之，OTS 供應(yīng)的外觀和感覺(jué)是否像是優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品？
供應(yīng)商是否有可靠性的書面證據(jù)？
數(shù)據(jù)表是否提供有關(guān)不同類型負(fù)載條件的信息？
是否提供客戶反饋信息？
供應(yīng)商能否提供全面的故障診斷設(shè)施？
它在性能和功能方面是否完全適合用途？
是否需要直流輸出電平精度（包括任何漂移）？
直流輸出紋波水平是否可以接受（可能是有關(guān)不同負(fù)載情況的信息）？
負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是否正常？
是否使用限流電路，是否需要折返限流？
你需要它有一個(gè)獨(dú)立的二次過(guò)壓crowbar電路嗎？
是否提供輻射和傳導(dǎo)電磁發(fā)射測(cè)試圖表和信息？
通過(guò)和失敗之間有多少凈空？
做電磁兼容性（EMC）的測(cè)試結(jié)果覆蓋一定范圍的功率/負(fù)載場(chǎng)景？
該單元對(duì)線路瞬變和掉線的恢復(fù)能力如何？
在產(chǎn)品的預(yù)期生產(chǎn)壽命期間，該裝置是否仍然可用？
是否供應(yīng)商有著良好的口碑，并可以將其數(shù)據(jù)可以依靠？
可以信任供應(yīng)商在幾年內(nèi)不會(huì)使他們的產(chǎn)品過(guò)時(shí)嗎？
如果供應(yīng)短缺，是否有替代供應(yīng)商提供的類似單位可供切換？
滿足未來(lái)需求所需的備用動(dòng)力儲(chǔ)備是多少？
這里需要進(jìn)行一些猜測(cè)，但考慮仍然很重要
該單位是否擁有產(chǎn)品目標(biāo)市場(chǎng)所需的所有監(jiān)管批準(zhǔn)？
例如，汽車、醫(yī)療或鐵路產(chǎn)品等具有特定的監(jiān)管批準(zhǔn)要求
產(chǎn)品的計(jì)劃/期望電路板面積/外殼體積內(nèi)是否有足夠的空間來(lái)安裝它？
是否需要“模塊”才能將其直接安裝到主印刷電路板 (PCB) 上？
缺點(diǎn)——退貨有問(wèn)題
優(yōu)勢(shì) - 外形更小，成本可能更低
該裝置是否會(huì)干擾電路的其他部分（熱量和噪音）？
是否需要進(jìn)行進(jìn)貨電路測(cè)試（從而增加我們的總成本）？
OTS 裝置的價(jià)格是否符合預(yù)算要求？
如果上述任何一項(xiàng)未達(dá)到您的預(yù)期，您可以考慮進(jìn)入下一階段。
更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)以適應(yīng) OTS 電源
如果你不能找到一個(gè)OTS電源，你可能需要重新考慮你的方法：
是否可以更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)以使購(gòu)買 OTS 電源可行？
是否可以將一些電源功能下放到主產(chǎn)品 PCB 中？
例如，可以通過(guò)使用不同的運(yùn)算放大器來(lái)消除負(fù)電源軌嗎？
使用簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器能否更輕松地在本地生成某些電源軌？
電路性能能否從更多的負(fù)載點(diǎn)方法中受益？
減少單個(gè)電路互連的數(shù)量通常被認(rèn)為是一種好處，因?yàn)榭梢蕴岣哒w可靠性，并且“連接子組件”更有可能作為 OTS 項(xiàng)目購(gòu)買
是否應(yīng)該使用定制設(shè)計(jì)的直截了當(dāng)?shù)膯屋敵?span lang="EN-US">“前端”電源連接到直流穩(wěn)壓器子組件中？
空間限制可能不允許這樣做
預(yù)算限制可能不允許這樣做（另一個(gè)電纜子組件）
如果您可以做出有助于購(gòu)買 OTS 供應(yīng)的更改，那么您仍然需要返回并檢查上一節(jié)中列出的所有 OTS 注意事項(xiàng)。如果您的期望仍未得到滿足，您應(yīng)該考慮某種形式的定制供應(yīng)解決方案。
考慮定制供應(yīng)解決方案
如果您無(wú)法修改您的設(shè)計(jì)以適合 OTS 電源，您是否承接定制設(shè)計(jì)的電源？有幾個(gè) OTS 提供商將提供此服務(wù)，但您應(yīng)該首先考慮以下幾點(diǎn)：
就是花錢讓供應(yīng)商“開發(fā)解決方案”
這條路線限制了替代產(chǎn)品來(lái)源的可能性（不花更多錢）
它高度依賴供應(yīng)商的持續(xù)經(jīng)營(yíng)
是否有可能“獲得”設(shè)計(jì)的建造權(quán)？
供應(yīng)商的價(jià)格幾乎沒(méi)有杠桿作用（因?yàn)樗菃我粊?lái)源）
電源是否會(huì)保持可靠（與 OTS 評(píng)論相同，見上文）？
電源是否仍然適合用途（與 OTS 評(píng)論相同）？
誰(shuí)將真正擁有設(shè)計(jì)？這需要在流程開始時(shí)清除
誰(shuí)可以更改設(shè)計(jì)？
如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)特定組件有些脆弱，是否可以影響供應(yīng)商進(jìn)行更改？
供應(yīng)商是否會(huì)提供所有設(shè)計(jì)/組件來(lái)源變更的通知？
您是否仍然擁有分析提議變更的內(nèi)部能力，您是否了解這意味著什么？
可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的內(nèi)部電路更改嗎？
供應(yīng)商協(xié)議是否允許這樣做？
任何更改是否會(huì)違反產(chǎn)品保證？
設(shè)計(jì)是否可以針對(duì)某些市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整，并且在內(nèi)部進(jìn)行而不是回到源頭可能更具成本效益？
此解決方案（和開發(fā)成本）是否可能滿足預(yù)算要求？
如果您的期望仍未得到滿足，那么您應(yīng)該考慮定制設(shè)計(jì)解決方案。
定制設(shè)計(jì)解決方案
使用外部設(shè)計(jì)專家
應(yīng)該挑選誰(shuí)，這個(gè)人/當(dāng)事人是如何確定的？
外部設(shè)計(jì)承諾和開發(fā)成本是多少？
你有什么信心他們說(shuō)他們知道和他們能做的是現(xiàn)實(shí)的？
可以依靠它們來(lái)提供良好的電源設(shè)計(jì)嗎？
他們是否因此類工作而獲得了良好的聲譽(yù)？
這個(gè)階段會(huì)增加整體產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間跨度嗎？
是否定義了商定的里程碑并確定了原型可交付成果？
監(jiān)管/批準(zhǔn)/代理成本是否已知？外部設(shè)計(jì)師不太可能愿意保證這些成本，因此需要知道如何確保成本不會(huì)因外部設(shè)計(jì)師的錯(cuò)誤而螺旋式失控？
外部生成的設(shè)計(jì)信息是否允許支持未來(lái)的更改？
這些文檔是否與任何內(nèi)部 ECAD 軟件兼容？
外部設(shè)計(jì)師需要的輸出文件是否已確定？
隨著設(shè)計(jì)的發(fā)展，是否可以分析潛在的組件過(guò)時(shí)問(wèn)題？
換句話說(shuō)，與外部人員/派對(duì)一起工作有多容易？
隨著設(shè)計(jì)的發(fā)展，是否可以分析潛在的單位成本？
這條路線是否可能產(chǎn)生滿足預(yù)算要求的解決方案？
應(yīng)該“管理”外部設(shè)計(jì)師的進(jìn)度，并且從一開始就應(yīng)該就他們采取的路線達(dá)成一致。這稱為“項(xiàng)目管理”，通常，對(duì)于外部設(shè)計(jì)人員，這不如管理“內(nèi)部”資源有效。下一節(jié)中列出的大部分要點(diǎn)也適用，因?yàn)闊o(wú)論您如何看待它，您（作為您產(chǎn)品的賣家）都對(duì)設(shè)計(jì)負(fù)有法律責(zé)任，除非您外包此功能，否則您“成為”設(shè)計(jì)當(dāng)局。
使用內(nèi)部資源設(shè)計(jì)解決方案？
是否提供芯片供應(yīng)商參考設(shè)計(jì)？
這些天它們很常見，所以使用它們（至少作為起點(diǎn)）
參考設(shè)計(jì)也可以仿真嗎？有模型嗎？
有評(píng)估板嗎？
這些也很常見，但如果不是，請(qǐng)根據(jù)參考設(shè)計(jì)構(gòu)建原型
IC 供應(yīng)商是否提供可以使用的在線工具？
這通常是可用但需要研究的東西
這將為產(chǎn)品開發(fā)增加多長(zhǎng)時(shí)間？
是否有足夠的內(nèi)部設(shè)計(jì)資源可用（某些功能可以分包）？
模擬和電路設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)？
仿真專業(yè)知識(shí)（電路、噪聲和蒙特卡羅分析）？
磁性專業(yè)知識(shí) - 如果需要，可以設(shè)計(jì)變壓器嗎？
PCB專業(yè)知識(shí)？
EMC 專業(yè)知識(shí)？
失效模式和影響分析 (FMEA) 技能？
可靠性和MTBF分析技巧？
是否提供內(nèi)部設(shè)計(jì)設(shè)施？
您是否需要雇用在內(nèi)部工作的人？
電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (ECAD) 軟件是否可用于原理圖和 PCB 布局？
您需要購(gòu)買/租用測(cè)試設(shè)備嗎？
是否有適合浸泡測(cè)試和 8 角測(cè)試的環(huán)境室？
是否了解法律要求？
是否需要額外培訓(xùn)？
監(jiān)管/批準(zhǔn)/機(jī)構(gòu)測(cè)試/認(rèn)證成本是否已知？
內(nèi)部質(zhì)量體系是否足夠？
是否完全定義了設(shè)計(jì)輸入要求？
你知道如何驗(yàn)證設(shè)計(jì)嗎？
您知道如何驗(yàn)證設(shè)計(jì)嗎？
你能尋求第二個(gè)設(shè)計(jì)意見（通常是個(gè)好主意）嗎？
是否已識(shí)別并考慮了所有故障模式？
您是否分析了潛在的組件過(guò)時(shí)情況？
哪些重要部分有第二來(lái)源，哪些沒(méi)有？
這條路線是否可能產(chǎn)生滿足預(yù)算要求的解決方案？
如果你已經(jīng)到了這一步，你必須問(wèn)自己這個(gè)問(wèn)題；可預(yù)見的產(chǎn)品數(shù)量是否證明了內(nèi)部設(shè)計(jì)及其與非經(jīng)常性費(fèi)用 (NRE) 和工程工作相關(guān)的所有內(nèi)容的合理性？除了內(nèi)部設(shè)計(jì)之外，沒(méi)有其他方法可以解決這個(gè)問(wèn)題嗎？
我們提到這一點(diǎn)是因?yàn)檫M(jìn)行電源設(shè)計(jì)并不是一個(gè)廉價(jià)的過(guò)程。有很多隱藏的成本；監(jiān)管/審批/代理成本是比較突出的領(lǐng)域。
隱性成本
做出購(gòu)買而不是建造的錯(cuò)誤決定
這可能是最不可能發(fā)生的情況，但是當(dāng)您沒(méi)有正確地將產(chǎn)品的技術(shù)要求與所考慮的電源保持一致時(shí)，它可能并且將會(huì)發(fā)生。如果您誤解了您的市場(chǎng)并發(fā)現(xiàn)電源不適合在某些國(guó)家/地區(qū)使用，也會(huì)發(fā)生這種情況。這些國(guó)家/地區(qū)的交流電源可能會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的中斷，并且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都在低于“通用”公認(rèn)的 85 伏特和 47 赫茲交流電下限的情況下運(yùn)行。某些地區(qū)的三相電源可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡，以至于對(duì)于所使用的單相電源，可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在超過(guò) 265 伏的交流電。
天真地相信供應(yīng)商的聲譽(yù)：
當(dāng)您真的應(yīng)該問(wèn)這個(gè)問(wèn)題時(shí)，沒(méi)有閱讀細(xì)節(jié)并假設(shè)規(guī)范看起來(lái)不錯(cuò)：供應(yīng)商 A 的數(shù)據(jù)表沒(méi)有告訴您供應(yīng)商 B 的數(shù)據(jù)表確實(shí)告訴您的是什么？
進(jìn)行數(shù)據(jù)表比較，并制定評(píng)分矩陣
成為一名偵探并調(diào)查
在您承諾使用 OTS 產(chǎn)品之前，請(qǐng)第二個(gè)人審查您的技術(shù)推理
執(zhí)行您自己的內(nèi)部測(cè)試以驗(yàn)證您的最佳候選產(chǎn)品的數(shù)據(jù)表
低估了你的要求。如果您發(fā)現(xiàn)之前可接受的紋波電壓會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，則可能很難在額外的濾波中強(qiáng)行插入。此外，OTS 供應(yīng)商可能不會(huì)有興趣幫助您糾正這些問(wèn)題。
在當(dāng)天晚些時(shí)候發(fā)現(xiàn)您實(shí)際上需要一個(gè)獨(dú)立的輸出過(guò)壓保護(hù)電路（又名撬棍電路）可能會(huì)令人尷尬和尷尬。或者，在已經(jīng)做出 OTS 決定的情況下，發(fā)現(xiàn)來(lái)自被移除負(fù)載的反沖瞬變會(huì)導(dǎo)致輸出電壓毛刺損壞您珍貴（且昂貴）的硅，這并不好。
做出錯(cuò)誤的決定是建造而不是購(gòu)買
這就是事情可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤的地方，例如，在估算代理/批準(zhǔn)成本或私人 EMC 測(cè)試成本時(shí)，幾乎總是會(huì)出錯(cuò)。您之前可能因?yàn)槌杀径鴽Q定建造；我們不要忘記這一點(diǎn)。我們也不要忘記，出于成本考慮，您選擇不向定制電源供應(yīng)商提供資金（它可以為您提供具有可接受的性能、文檔和支持的產(chǎn)品）。金錢通常是這個(gè)決定背后的驅(qū)動(dòng)力。
您選擇了技術(shù)上更具挑戰(zhàn)性的路線，如果您的設(shè)計(jì)未能通過(guò)代理或私人測(cè)試，您將不得不在解決問(wèn)題后再次花費(fèi)相同的錢進(jìn)行重新測(cè)試。如果在一天結(jié)束時(shí)，機(jī)構(gòu)和私人測(cè)試的成本比您最初估計(jì)的高出三倍，這是否會(huì)使走“自己設(shè)計(jì)”路線看起來(lái)是一個(gè)錯(cuò)誤的決定？換句話說(shuō)，在選擇設(shè)計(jì)路線時(shí)，請(qǐng)確保您有一個(gè)非常好的案例來(lái)證明它的合理性。
在采用設(shè)計(jì)路線時(shí)，還有很多其他隱藏成本。最明顯和最常被踐踏的是時(shí)間尺度；到達(dá)你想去的地方幾乎總是比你最初估計(jì)的要花更長(zhǎng)的時(shí)間。你不會(huì)孤單；這是一個(gè)司空見慣的問(wèn)題。但是，如果您的構(gòu)建決定是基于滿足緊迫的時(shí)間表（因此開發(fā)成本低），您可能會(huì)選擇重新考慮該決定。
不像你想象的那樣成為設(shè)計(jì)專家也是一個(gè)問(wèn)題。低估性能目標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)程度，然后不得不聘請(qǐng)合同設(shè)計(jì)人員來(lái)熟練地完成工作并非聞所未聞——這會(huì)增加成本。
沒(méi)有正確檢查設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵組件可能比預(yù)期更早地過(guò)時(shí)也是行業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，盡量確保任何關(guān)鍵的單一來(lái)源組件都可以輕松更換（當(dāng)然，只需少量額外的設(shè)計(jì)工作），而無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模的重新設(shè)計(jì)。當(dāng)然，說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，但如果您有條不紊地著手設(shè)計(jì)并為額定功率選擇“正確”的電路拓?fù)洌虑榫蜁?huì)變得更容易。
將此與最初是反激式拓?fù)涞葑儯ㄓ捎谛枨笞兓┑脑O(shè)計(jì)相比，正向轉(zhuǎn)換器本來(lái)是更好的初始選擇。您可能很幸運(yùn)，原始的反激式控制器芯片可以被推向例如 200 瓦。但是，如果該芯片過(guò)時(shí)，則可能很難找到替代方案——這可能意味著將設(shè)計(jì)重新設(shè)計(jì)為需要完全不同電路的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。您幾乎要從頭開始，這需要您讓整個(gè)產(chǎn)品再次通過(guò)所有昂貴的認(rèn)證和測(cè)試。