设计電(diàn)路電(diàn)源是購(gòu)买或外包还是设计

2021-08-24

设计電(diàn)路電(diàn)源是購(gòu)买或外包还是设计

作為(wèi)工程师，我们一直在决定是購(gòu)买还是建造。如果我们需要放大器或某种信号处理(lǐ)電(diàn)路，我们会寻找具有(yǒu)高级功能(néng)、出色性能(néng)和合理(lǐ)价格的现成集成電(diàn)路 (IC)。但是，如果没有(yǒu)明显的“購(gòu)买”解决方案，我们会将我们的電(diàn)路分(fēn)成更小(xiǎo)的部分(fēn)，并在更本地化的级别上进行设计。但是，我们只会到此為(wèi)止；我们不选择“制造”電(diàn)阻、電(diàn)容、晶體(tǐ)管、二极管或芯片；我们使用(yòng)来自知名制造商(shāng)的预制组件，这些组件通过公认的供应链销售，最好有(yǒu)第二个或多(duō)个替代来源。换句话说，我们在最低水平上“購(gòu)买”，但是，如果我们可(kě)以在更高的水平上经济地購(gòu)买，那么我们就会这样做。但是電(diàn)源呢(ne)？

電(diàn)源 - 初步考虑

電(diàn)源没有(yǒu)什么不同，但可(kě)能(néng)会有(yǒu)一些特殊的考虑，因為(wèi)在许多(duō)情况下，如果電(diàn)源出现故障，那么我们的产品也会出现故障。当然，对于依赖中央微处理(lǐ)器或控制器的产品来说也是如此，但这些产品通常以数百万计的销售量得到充分(fēn)证明。它们还非常精确地定义了它们的接口方式以及它们需要什么样的電(diàn)压供应才能(néng)发挥其重要作用(yòng)。随着電(diàn)源，用(yòng)電(diàn)环境遠(yuǎn)不如某，并与我们产品中的所有(yǒu)其他(tā)组件相比，電(diàn)源可(kě)能(néng)处理(lǐ)更大的電(diàn)压和電(diàn)流。换句话说，与我们设计的大多(duō)数其他(tā)部分(fēn)相比，電(diàn)源的压力更大。本文(wén)希望解决需要考虑的最相关问题，并在多(duō)个地方采用(yòng)清单格式供您使用(yòng)。

现货供应 (OTS) 電(diàn)源

如果您能(néng)找到看起来满足您需求的 OTS 電(diàn)源，那么您应该在选择使用(yòng)它之前考虑以下问题的答(dá)案：

供電(diàn)会可(kě)靠吗？

它会继续在预期的极端温度、输入電(diàn)压和应用(yòng)负载范围内运行吗？（也称為(wèi) 8 角测试）

它是否有(yǒu)平均故障间隔时间 (MTBF) 数字来提供有(yǒu)关其使用(yòng)寿命的線(xiàn)索？

MTBF 数字能(néng)否通过部件检查来证实？

電(diàn)解電(diàn)容是产品寿命的良好指标

功率二极管及其可(kě)能(néng)的峰值電(diàn)路電(diàn)流可(kě)以揭示缺点

连接器的质量可(kě)以给人一种温暖的感觉，即部件将可(kě)靠

OTS设计有(yǒu)没有(yǒu)可(kě)以研究的主控制器IC？

简而言之，OTS 供应的外观和感觉是否像是优质产品？

供应商(shāng)是否有(yǒu)可(kě)靠性的书面证据？

数据表是否提供有(yǒu)关不同类型负载条件的信息？

是否提供客户反馈信息？

供应商(shāng)能(néng)否提供全面的故障诊断设施？

它在性能(néng)和功能(néng)方面是否完全适合用(yòng)途？

是否需要直流输出電(diàn)平精度（包括任何漂移）？

直流输出纹波水平是否可(kě)以接受（可(kě)能(néng)是有(yǒu)关不同负载情况的信息）？

负载瞬态响应是否正常？

是否使用(yòng)限流電(diàn)路，是否需要折返限流？

你需要它有(yǒu)一个独立的二次过压crowbar電(diàn)路吗？

是否提供辐射和传导電(diàn)磁发射测试图表和信息？

通过和失败之间有(yǒu)多(duō)少净空？

做電(diàn)磁兼容性（EMC）的测试结果覆盖一定范围的功率/负载场景？

该单元对線(xiàn)路瞬变和掉線(xiàn)的恢复能(néng)力如何？

在产品的预期生产寿命期间，该装置是否仍然可(kě)用(yòng)？

是否供应商(shāng)有(yǒu)着良好的口碑，并可(kě)以将其数据可(kě)以依靠？

可(kě)以信任供应商(shāng)在几年内不会使他(tā)们的产品过时吗？

如果供应短缺，是否有(yǒu)替代供应商(shāng)提供的类似单位可(kě)供切换？

满足未来需求所需的备用(yòng)动力储备是多(duō)少？

这里需要进行一些猜测，但考虑仍然很(hěn)重要

该单位是否拥有(yǒu)产品目标市场所需的所有(yǒu)监管批准？

例如，汽車(chē)、医疗或铁路产品等具有(yǒu)特定的监管批准要求

产品的计划/期望電(diàn)路板面积/外壳體(tǐ)积内是否有(yǒu)足够的空间来安装它？

是否需要“模块”才能(néng)将其直接安装到主印刷電(diàn)路板 (PCB) 上？

缺点——退货有(yǒu)问题

优势 - 外形更小(xiǎo)，成本可(kě)能(néng)更低

该装置是否会干扰電(diàn)路的其他(tā)部分(fēn)（热量和噪音）？

是否需要进行进货電(diàn)路测试（从而增加我们的总成本）？

OTS 装置的价格是否符合预算要求？

如果上述任何一项未达到您的预期，您可(kě)以考虑进入下一阶段。

更改产品设计以适应 OTS 電(diàn)源

如果你不能(néng)找到一个OTS電(diàn)源，你可(kě)能(néng)需要重新(xīn)考虑你的方法：

是否可(kě)以更改产品设计以使購(gòu)买 OTS 電(diàn)源可(kě)行？

是否可(kě)以将一些電(diàn)源功能(néng)下放到主产品 PCB 中？

例如，可(kě)以通过使用(yòng)不同的运算放大器来消除负電(diàn)源轨吗？

使用(yòng)简单的線(xiàn)性稳压器能(néng)否更轻松地在本地生成某些電(diàn)源轨？

電(diàn)路性能(néng)能(néng)否从更多(duō)的负载点方法中受益？

减少单个電(diàn)路互连的数量通常被认為(wèi)是一种好处，因為(wèi)可(kě)以提高整體(tǐ)可(kě)靠性，并且“连接子组件”更有(yǒu)可(kě)能(néng)作為(wèi) OTS 项目購(gòu)买

是否应该使用(yòng)定制设计的直截了当的单输出“前端”電(diàn)源连接到直流稳压器子组件中？

空间限制可(kě)能(néng)不允许这样做

预算限制可(kě)能(néng)不允许这样做（另一个電(diàn)缆子组件）

如果您可(kě)以做出有(yǒu)助于購(gòu)买 OTS 供应的更改，那么您仍然需要返回并检查上一节中列出的所有(yǒu) OTS 注意事项。如果您的期望仍未得到满足，您应该考虑某种形式的定制供应解决方案。

考虑定制供应解决方案

如果您无法修改您的设计以适合 OTS 電(diàn)源，您是否承接定制设计的電(diàn)源？有(yǒu)几个 OTS 提供商(shāng)将提供此服務(wù)，但您应该首先考虑以下几点：

就是花(huā)钱让供应商(shāng)“开发解决方案”

这条路線(xiàn)限制了替代产品来源的可(kě)能(néng)性（不花(huā)更多(duō)钱）

它高度依赖供应商(shāng)的持续经营

是否有(yǒu)可(kě)能(néng)“获得”设计的建造权？

供应商(shāng)的价格几乎没有(yǒu)杠杆作用(yòng)（因為(wèi)它是单一来源）

電(diàn)源是否会保持可(kě)靠（与 OTS 评论相同，见上文(wén)）？

電(diàn)源是否仍然适合用(yòng)途（与 OTS 评论相同）？

谁将真正拥有(yǒu)设计？这需要在流程开始时清除

谁可(kě)以更改设计？

如果发现某个特定组件有(yǒu)些脆弱，是否可(kě)以影响供应商(shāng)进行更改？

供应商(shāng)是否会提供所有(yǒu)设计/组件来源变更的通知？

您是否仍然拥有(yǒu)分(fēn)析提议变更的内部能(néng)力，您是否了解这意味着什么？

可(kě)以进行简单的内部電(diàn)路更改吗？

供应商(shāng)协议是否允许这样做？

任何更改是否会违反产品保证？

设计是否可(kě)以针对某些市场进行调整，并且在内部进行而不是回到源头可(kě)能(néng)更具成本效益？

此解决方案（和开发成本）是否可(kě)能(néng)满足预算要求？

如果您的期望仍未得到满足，那么您应该考虑定制设计解决方案。

定制设计解决方案

使用(yòng)外部设计专家

应该挑选谁，这个人/当事人是如何确定的？

外部设计承诺和开发成本是多(duō)少？

你有(yǒu)什么信心他(tā)们说他(tā)们知道和他(tā)们能(néng)做的是现实的？

可(kě)以依靠它们来提供良好的電(diàn)源设计吗？

他(tā)们是否因此类工作而获得了良好的声誉？

这个阶段会增加整體(tǐ)产品开发的时间跨度吗？

是否定义了商(shāng)定的里程碑并确定了原型可(kě)交付成果？

监管/批准/代理(lǐ)成本是否已知？外部设计师不太可(kě)能(néng)愿意保证这些成本，因此需要知道如何确保成本不会因外部设计师的错误而螺旋式失控？

外部生成的设计信息是否允许支持未来的更改？

这些文(wén)档是否与任何内部 ECAD 软件兼容？

外部设计师需要的输出文(wén)件是否已确定？

随着设计的发展，是否可(kě)以分(fēn)析潜在的组件过时问题？

换句话说，与外部人员/派对一起工作有(yǒu)多(duō)容易？

随着设计的发展，是否可(kě)以分(fēn)析潜在的单位成本？

这条路線(xiàn)是否可(kě)能(néng)产生满足预算要求的解决方案？

应该“管理(lǐ)”外部设计师的进度，并且从一开始就应该就他(tā)们采取的路線(xiàn)达成一致。这称為(wèi)“项目管理(lǐ)”，通常，对于外部设计人员，这不如管理(lǐ)“内部”资源有(yǒu)效。下一节中列出的大部分(fēn)要点也适用(yòng)，因為(wèi)无论您如何看待它，您（作為(wèi)您产品的卖家）都对设计负有(yǒu)法律责任，除非您外包此功能(néng)，否则您“成為(wèi)”设计当局。

使用(yòng)内部资源设计解决方案？

是否提供芯片供应商(shāng)参考设计？

这些天它们很(hěn)常见，所以使用(yòng)它们（至少作為(wèi)起点）

参考设计也可(kě)以仿真吗？有(yǒu)模型吗？

有(yǒu)评估板吗？

这些也很(hěn)常见，但如果不是，请根据参考设计构建原型

IC 供应商(shāng)是否提供可(kě)以使用(yòng)的在線(xiàn)工具？

这通常是可(kě)用(yòng)但需要研究的东西

这将為(wèi)产品开发增加多(duō)長(cháng)时间？

是否有(yǒu)足够的内部设计资源可(kě)用(yòng)（某些功能(néng)可(kě)以分(fēn)包）？

模拟和電(diàn)路设计专业知识？

仿真专业知识（電(diàn)路、噪声和蒙特卡罗分(fēn)析）？

磁性专业知识 - 如果需要，可(kě)以设计变压器吗？

PCB专业知识？

EMC 专业知识？

失效模式和影响分(fēn)析 (FMEA) 技能(néng)？

可(kě)靠性和MTBF分(fēn)析技巧？

是否提供内部设计设施？

您是否需要雇用(yòng)在内部工作的人？

電(diàn)子计算机辅助设计 (ECAD) 软件是否可(kě)用(yòng)于原理(lǐ)图和 PCB 布局？

您需要購(gòu)买/租用(yòng)测试设备吗？

是否有(yǒu)适合浸泡测试和 8 角测试的环境室？

是否了解法律要求？

是否需要额外培训？

监管/批准/机构测试/认证成本是否已知？

内部质量體(tǐ)系是否足够？

是否完全定义了设计输入要求？

你知道如何验证设计吗？

您知道如何验证设计吗？

你能(néng)寻求第二个设计意见（通常是个好主意）吗？

是否已识别并考虑了所有(yǒu)故障模式？

您是否分(fēn)析了潜在的组件过时情况？

哪些重要部分(fēn)有(yǒu)第二来源，哪些没有(yǒu)？

这条路線(xiàn)是否可(kě)能(néng)产生满足预算要求的解决方案？

如果你已经到了这一步，你必须问自己这个问题；可(kě)预见的产品数量是否证明了内部设计及其与非经常性费用(yòng) (NRE) 和工程工作相关的所有(yǒu)内容的合理(lǐ)性？除了内部设计之外，没有(yǒu)其他(tā)方法可(kě)以解决这个问题吗？

我们提到这一点是因為(wèi)进行電(diàn)源设计并不是一个廉价的过程。有(yǒu)很(hěn)多(duō)隐藏的成本；监管/审批/代理(lǐ)成本是比较突出的领域。

隐性成本

做出購(gòu)买而不是建造的错误决定

这可(kě)能(néng)是最不可(kě)能(néng)发生的情况，但是当您没有(yǒu)正确地将产品的技术要求与所考虑的電(diàn)源保持一致时，它可(kě)能(néng)并且将会发生。如果您误解了您的市场并发现電(diàn)源不适合在某些國(guó)家/地區(qū)使用(yòng)，也会发生这种情况。这些國(guó)家/地區(qū)的交流電(diàn)源可(kě)能(néng)会出现相当大的中断，并且在很(hěn)長(cháng)一段时间内都在低于“通用(yòng)”公认的 85 伏特和 47 赫兹交流電(diàn)下限的情况下运行。某些地區(qū)的三相電(diàn)源可(kě)能(néng)会出现严重的不平衡，以至于对于所使用(yòng)的单相電(diàn)源，可(kě)能(néng)会長(cháng)时间存在超过 265 伏的交流電(diàn)。

天真地相信供应商(shāng)的声誉：

当您真的应该问这个问题时，没有(yǒu)阅读细节并假设规范看起来不错：供应商(shāng) A 的数据表没有(yǒu)告诉您供应商(shāng) B 的数据表确实告诉您的是什么？

进行数据表比较，并制定评分(fēn)矩阵

成為(wèi)一名侦探并调查

在您承诺使用(yòng) OTS 产品之前，请第二个人审查您的技术推理(lǐ)

执行您自己的内部测试以验证您的最佳候选产品的数据表

低估了你的要求。如果您发现之前可(kě)接受的纹波電(diàn)压会导致产品性能(néng)下降，则可(kě)能(néng)很(hěn)难在额外的滤波中强行插入。此外，OTS 供应商(shāng)可(kě)能(néng)不会有(yǒu)兴趣帮助您纠正这些问题。

在当天晚些时候发现您实际上需要一个独立的输出过压保护電(diàn)路（又(yòu)名撬棍電(diàn)路）可(kě)能(néng)会令人尴尬和尴尬。或者，在已经做出 OTS 决定的情况下，发现来自被移除负载的反冲瞬变会导致输出電(diàn)压毛刺损坏您珍贵（且昂贵）的硅，这并不好。

做出错误的决定是建造而不是購(gòu)买

这就是事情可(kě)能(néng)会出现严重错误的地方，例如，在估算代理(lǐ)/批准成本或私人 EMC 测试成本时，几乎总是会出错。您之前可(kě)能(néng)因為(wèi)成本而决定建造；我们不要忘记这一点。我们也不要忘记，出于成本考虑，您选择不向定制電(diàn)源供应商(shāng)提供资金（它可(kě)以為(wèi)您提供具有(yǒu)可(kě)接受的性能(néng)、文(wén)档和支持的产品）。金钱通常是这个决定背后的驱动力。

您选择了技术上更具挑战性的路線(xiàn)，如果您的设计未能(néng)通过代理(lǐ)或私人测试，您将不得不在解决问题后再次花(huā)费相同的钱进行重新(xīn)测试。如果在一天结束时，机构和私人测试的成本比您最初估计的高出三倍，这是否会使走“自己设计”路線(xiàn)看起来是一个错误的决定？换句话说，在选择设计路線(xiàn)时，请确保您有(yǒu)一个非常好的案例来证明它的合理(lǐ)性。

在采用(yòng)设计路線(xiàn)时，还有(yǒu)很(hěn)多(duō)其他(tā)隐藏成本。最明显和最常被践踏的是时间尺度；到达你想去的地方几乎总是比你最初估计的要花(huā)更長(cháng)的时间。你不会孤单；这是一个司空见惯的问题。但是，如果您的构建决定是基于满足紧迫的时间表（因此开发成本低），您可(kě)能(néng)会选择重新(xīn)考虑该决定。

不像你想象的那样成為(wèi)设计专家也是一个问题。低估性能(néng)目标的可(kě)实现程度，然后不得不聘请合同设计人员来熟练地完成工作并非闻所未闻——这会增加成本。

没有(yǒu)正确检查设计中的关键组件可(kě)能(néng)比预期更早地过时也是行业中经常出现的问题。在进行设计时，尽量确保任何关键的单一来源组件都可(kě)以轻松更换（当然，只需少量额外的设计工作），而无需进行大规模的重新(xīn)设计。当然，说起来容易做起来难，但如果您有(yǒu)条不紊地着手设计并為(wèi)额定功率选择“正确”的電(diàn)路拓扑，事情就会变得更容易。

将此与最初是反激式拓扑但演变（由于需求变化）的设计相比，正向转换器本来是更好的初始选择。您可(kě)能(néng)很(hěn)幸运，原始的反激式控制器芯片可(kě)以被推向例如 200 瓦。但是，如果该芯片过时，则可(kě)能(néng)很(hěn)难找到替代方案——这可(kě)能(néng)意味着将设计重新(xīn)设计為(wèi)需要完全不同電(diàn)路的不同拓扑结构。您几乎要从头开始，这需要您让整个产品再次通过所有(yǒu)昂贵的认证和测试。