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設(shè)計電路電源是購買或外包還是設(shè)計
設(shè)計電路電源是購買或外包還是設(shè)計
作為工程師，我們一直在決定是購買還是建造。如果我們需要放大器或某種信號處理電路，我們會尋找具有高級功能、出色性能和合理價格的現(xiàn)成集成電路 (IC)。但是，如果沒有明顯的“購買”解決方案，我們會將我們的電路分成更小的部分，并在更本地化的級別上進(jìn)行設(shè)計。但是，我們只會到此為止；我們不選擇“制造”電阻、電容、晶體管、二極管或芯片；我們使用來自知名制造商的預(yù)制組件，這些組件通過公認(rèn)的供應(yīng)鏈銷售，最好有第二個或多個替代來源。換句話說，我們在最低水平上“購買”，但是，如果我們可以在更高的水平上經(jīng)濟(jì)地購買，那么我們就會這樣做。但是電源呢？
電源 - 初步考慮
電源沒有什么不同，但可能會有一些特殊的考慮，因為在許多情況下，如果電源出現(xiàn)故障，那么我們的產(chǎn)品也會出現(xiàn)故障。當(dāng)然，對于依賴中央微處理器或控制器的產(chǎn)品來說也是如此，但這些產(chǎn)品通常以數(shù)百萬計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，與我們設(shè)計的大多數(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)問題，并在多個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題的答案：
供電會可靠嗎？
它會繼續(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)運行嗎？（也稱為 8 角測試）
它是否有平均故障間隔時間 (MTBF) 數(shù)字來提供有關(guān)其使用壽命的線索？
MTBF 數(shù)字能否通過部件檢查來證實？
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
連接器的質(zhì)量可以給人一種溫暖的感覺，即部件將可靠
OTS設(shè)計有沒有可以研究的主控制器IC？
簡而言之，OTS 供應(yīng)的外觀和感覺是否像是優(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？
你需要它有一個獨立的二次過壓crowbar電路嗎？
是否提供輻射和傳導(dǎo)電磁發(fā)射測試圖表和信息？
通過和失敗之間有多少凈空？
做電磁兼容性（EMC）的測試結(jié)果覆蓋一定范圍的功率/負(fù)載場景？
該單元對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)不會使他們的產(chǎn)品過時嗎？
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？
滿足未來需求所需的備用動力儲備是多少？
這里需要進(jìn)行一些猜測，但考慮仍然很重要
該單位是否擁有產(chǎn)品目標(biāo)市場所需的所有監(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)品的計劃/期望電路板面積/外殼體積內(nèi)是否有足夠的空間來安裝它？
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——退貨有問題
優(yōu)勢 - 外形更小，成本可能更低
該裝置是否會干擾電路的其他部分（熱量和噪音）？
是否需要進(jìn)行進(jìn)貨電路測試（從而增加我們的總成本）？
OTS 裝置的價格是否符合預(yù)算要求？
如果上述任何一項未達(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)計以適應(yīng) OTS 電源
如果你不能找到一個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)計以使購買 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，可以通過使用不同的運算放大器來消除負(fù)電源軌嗎？
使用簡單的線性穩(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)載點方法中受益？
減少單個電路互連的數(shù)量通常被認(rèn)為是一種好處，因為可以提高整體可靠性，并且“連接子組件”更有可能作為 OTS 項目購買
是否應(yīng)該使用定制設(shè)計的直截了當(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（另一個電纜子組件）
如果您可以做出有助于購買 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。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
如果您無法修改您的設(shè)計以適合 OTS 電源，您是否承接定制設(shè)計的電源？有幾個 OTS 提供商將提供此服務(wù)，但您應(yīng)該首先考慮以下幾點：
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
是否有可能“獲得”設(shè)計的建造權(quán)？
供應(yīng)商的價格幾乎沒有杠桿作用（因為它是單一來源）
電源是否會保持可靠（與 OTS 評論相同，見上文）？
電源是否仍然適合用途（與 OTS 評論相同）？
誰將真正擁有設(shè)計？這需要在流程開始時清除
誰可以更改設(shè)計？
如果發(fā)現(xiàn)某個特定組件有些脆弱，是否可以影響供應(yīng)商進(jìn)行更改？
供應(yīng)商是否會提供所有設(shè)計/組件來源變更的通知？
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？
任何更改是否會違反產(chǎn)品保證？
設(shè)計是否可以針對某些市場進(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)計解決方案。
定制設(shè)計解決方案
使用外部設(shè)計專家
應(yīng)該挑選誰，這個人/當(dāng)事人是如何確定的？
外部設(shè)計承諾和開發(fā)成本是多少？
你有什么信心他們說他們知道和他們能做的是現(xiàn)實的？
可以依靠它們來提供良好的電源設(shè)計嗎？
他們是否因此類工作而獲得了良好的聲譽？
這個階段會增加整體產(chǎn)品開發(fā)的時間跨度嗎？
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因外部設(shè)計師的錯誤而螺旋式失控？
外部生成的設(shè)計信息是否允許支持未來的更改？
這些文檔是否與任何內(nèi)部 ECAD 軟件兼容？
外部設(shè)計師需要的輸出文件是否已確定？
隨著設(shè)計的發(fā)展，是否可以分析潛在的組件過時問題？
換句話說，與外部人員/派對一起工作有多容易？
隨著設(shè)計的發(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“項目管理”，通常，對于外部設(shè)計人員，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也適用，因為無論您如何看待它，您（作為您產(chǎn)品的賣家）都對設(shè)計負(fù)有法律責(zé)任，除非您外包此功能，否則您“成為”設(shè)計當(dāng)局。
使用內(nèi)部資源設(shè)計解決方案？
是否提供芯片供應(yīng)商參考設(shè)計？
這些天它們很常見，所以使用它們（至少作為起點）
參考設(shè)計也可以仿真嗎？有模型嗎？
有評估板嗎？
這些也很常見，但如果不是，請根據(jù)參考設(shè)計構(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)增加多長時間？
是否有足夠的內(nèi)部設(shè)計資源可用（某些功能可以分包）？
模擬和電路設(shè)計專業(yè)知識？
仿真專業(yè)知識（電路、噪聲和蒙特卡羅分析）？
磁性專業(yè)知識 - 如果需要，可以設(shè)計變壓器嗎？
PCB專業(yè)知識？
EMC 專業(yè)知識？
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)計設(shè)施？
您是否需要雇用在內(nèi)部工作的人？
電子計算機輔助設(shè)計 (ECAD) 軟件是否可用于原理圖和 PCB 布局？
您需要購買/租用測試設(shè)備嗎？
是否有適合浸泡測試和 8 角測試的環(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)/機構(gòu)測試/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)計輸入要求？
你知道如何驗證設(shè)計嗎？
您知道如何驗證設(shè)計嗎？
你能尋求第二個設(shè)計意見（通常是個好主意）嗎？
是否已識別并考慮了所有故障模式？
您是否分析了潛在的組件過時情況？
哪些重要部分有第二來源，哪些沒有？
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，你必須問自己這個問題；可預(yù)見的產(chǎn)品數(shù)量是否證明了內(nèi)部設(shè)計及其與非經(jīng)常性費用 (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)計之外，沒有其他方法可以解決這個問題嗎？
我們提到這一點是因為進(jìn)行電源設(shè)計并不是一個廉價的過程。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
做出購買而不是建造的錯誤決定
這可能是最不可能發(fā)生的情況，但是當(dāng)您沒有正確地將產(chǎn)品的技術(shù)要求與所考慮的電源保持一致時，它可能并且將會發(fā)生。如果您誤解了您的市場并發(fā)現(xiàn)電源不適合在某些國家/地區(qū)使用，也會發(fā)生這種情況。這些國家/地區(qū)的交流電源可能會出現(xiàn)相當(dāng)大的中斷，并且在很長一段時間內(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行。某些地區(qū)的三相電源可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡，以至于對于所使用的單相電源，可能會長時間存在超過 265 伏的交流電。
天真地相信供應(yīng)商的聲譽：
當(dāng)您真的應(yīng)該問這個問題時，沒有閱讀細(xì)節(jié)并假設(shè)規(guī)范看起來不錯：供應(yīng)商 A 的數(shù)據(jù)表沒有告訴您供應(yīng)商 B 的數(shù)據(jù)表確實告訴您的是什么？
進(jìn)行數(shù)據(jù)表比較，并制定評分矩陣
成為一名偵探并調(diào)查
在您承諾使用 OTS 產(chǎn)品之前，請第二個人審查您的技術(shù)推理
執(zhí)行您自己的內(nèi)部測試以驗證您的最佳候選產(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導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，則可能很難在額外的濾波中強行插入。此外，OTS 供應(yīng)商可能不會有興趣幫助您糾正這些問題。
在當(dāng)天晚些時候發(fā)現(xiàn)您實際上需要一個獨立的輸出過壓保護(hù)電路（又名撬棍電路）可能會令人尷尬和尷尬?；蛘撸谝呀?jīng)做出 OTS 決定的情況下，發(fā)現(xiàn)來自被移除負(fù)載的反沖瞬變會導(dǎo)致輸出電壓毛刺損壞您珍貴（且昂貴）的硅，這并不好。
做出錯誤的決定是建造而不是購買
這就是事情可能會出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤的地方，例如，在估算代理/批準(zhǔn)成本或私人 EMC 測試成本時，幾乎總是會出錯。您之前可能因為成本而決定建造；我們不要忘記這一點。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）。金錢通常是這個決定背后的驅(qū)動力。
您選擇了技術(shù)上更具挑戰(zhàn)性的路線，如果您的設(shè)計未能通過代理或私人測試，您將不得不在解決問題后再次花費相同的錢進(jìn)行重新測試。如果在一天結(jié)束時，機構(gòu)和私人測試的成本比您最初估計的高出三倍，這是否會使走“自己設(shè)計”路線看起來是一個錯誤的決定？換句話說，在選擇設(shè)計路線時，請確保您有一個非常好的案例來證明它的合理性。
在采用設(shè)計路線時，還有很多其他隱藏成本。最明顯和最常被踐踏的是時間尺度；到達(dá)你想去的地方幾乎總是比你最初估計的要花更長的時間。你不會孤單；這是一個司空見慣的問題。但是，如果您的構(gòu)建決定是基于滿足緊迫的時間表（因此開發(fā)成本低），您可能會選擇重新考慮該決定。
不像你想象的那樣成為設(shè)計專家也是一個問題。低估性能目標(biāo)的可實現(xiàn)程度，然后不得不聘請合同設(shè)計人員來熟練地完成工作并非聞所未聞——這會增加成本。
沒有正確檢查設(shè)計中的關(guān)鍵組件可能比預(yù)期更早地過時也是行業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。在進(jìn)行設(shè)計時，盡量確保任何關(guān)鍵的單一來源組件都可以輕松更換（當(dāng)然，只需少量額外的設(shè)計工作），而無需進(jìn)行大規(guī)模的重新設(shè)計。當(dāng)然，說起來容易做起來難，但如果您有條不紊地著手設(shè)計并為額定功率選擇“正確”的電路拓?fù)?，事情就會變得更容易?span lang="EN-US">
將此與最初是反激式拓?fù)涞葑儯ㄓ捎谛枨笞兓┑脑O(shè)計相比，正向轉(zhuǎn)換器本來是更好的初始選擇。您可能很幸運，原始的反激式控制器芯片可以被推向例如 200 瓦。但是，如果該芯片過時，則可能很難找到替代方案——這可能意味著將設(shè)計重新設(shè)計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，這需要您讓整個產(chǎn)品再次通過所有昂貴的認(rèn)證和測試。