چگونه قطعات و اجزای الکترونیکی مناسب را انتخاب کنیم؟

انتخاب قطعه الکترونیکی مناسببا کمال تعجب، بسیاری از مهندسان توجه کافی به انتخاب اجزای الکترونیکی مناسب در مرحله اولیه طراحی محصول تعبیه شده خود ندارند.انتخاب قطعه الکترونیکی مناسب یکی از حیاتی ترین و چالش برانگیزترین جنبه های طراحی محصول است. در این مقاله قصد ندارم نحوه انتخاب اجزای مختلف مانند مقاومت، خازن، ترانزیستور، آی سی دیجیتال، میکروکنترلر، رله، آی سی مدیریت توان، کانکتور، نمایشگر، دستگاه حفاظتی و غیره را توضیح دهم زیرا هیچ پاسخی برای این موضوع وجود ندارد. چالش پاسخ صحیح این است که شما باید به وضوح بدانید که نیازهای شما بدون یک جزء خاص چیست.راه های زیادی برای حل یک مشکل وجود دارد، این به موارد مختلفی بستگی دارد، برای مثال، اگر به طراحی فشرده، طراحی آسان برای ساخت، مقرون به صرفه ترین، کم مصرف ترین، کمترین تعداد قطعات، قابل اعتمادترین و غیره نیاز دارید ، در پایان این یک tradeoff است، جایی که، شما سعی می کنید تصمیم بگیرید کدام مؤلفه با اکثر نیازهای شما مطابقت دارد. هر جزء متفاوت است و نیاز به توجه خاصی دارد، اما قوانین کلی بازی یکسان است.برای شروع، توصیه می کنم فهرستی از اجزا و پارامترهای حیاتی آنها تهیه کنید که باید بررسی شوند. تعدادی پارامتر وجود دارد که من همیشه هنگام انتخاب کامپوننت مناسب در نظر می‌گیرم. امیدوارم دفعه بعد که روی پروژه ای کار می کنید که در آن باید اجزای جدیدی انتخاب شوند، این به شما کمک کند.اما قبل از آن یک نکته مهم در مورد قطعات طراحی های قبلی. https://icpars.com/ استفاده از اجزای یک طراحی ثابت شده قبلیساده‌ترین شرط استفاده از بخشی است که قبلاً در طراحی آزمایش شده قبلی خود استفاده کرده‌اید، این به کاهش خطر مشکلات طراحی، تأخیر، و همچنین عدم وجود بخش اضافی در موجودی برای مدیریت کمک می‌کند.اما، این رویکرد یک اشکال دارد. اگر به یک قطعه اثبات شده قدیمی‌تر پایبند باشید، ممکن است مزیت یک قطعه جدید را از دست بدهید، که ممکن است مزایایی مانند فشرده‌تر، یکپارچگی بیشتر، کارآمدتر انرژی، محافظت بهتر، طول عمر بهتر را به همراه داشته باشد. هنگام شروع یک طراحی جدید، همچنین فرصتی را برای آزمایش قطعات جدیدتر در دسترس به ارمغان می آورد (شاید اگر در مورد عملکرد قطعه جدید شک دارید، بتوانید گزینه بازگشتی را در اختیار داشته باشید).حال، فرض کنیم باید بخشی را انتخاب کنیم که قبلاً از آن استفاده نکرده بودیم، بنابراین چگونه باید به این چالش نزدیک شویم. همانطور که قبلا ذکر شد، تمام پارامترهایی را که باید در نظر گرفته شوند فهرست می کنم و سپس از پایگاه داده قطعات موجود به پالایش / فیلتر می پردازم. بهترین کار این است که به دنبال قطعات موجود با توزیع کنندگان آنلاین مانند DigiKey، Mouser، RS Components، Farnell، Element14 و غیره باشید.پارامترهایی برای انتخاب قطعه و جز الکترونیکی1- تولید کنندگانسازنده را هوشمندانه انتخاب کنید همیشه سازنده ای را در نظر بگیرید که مستندات محصول خوبی مانند برگه اطلاعات آموزنده، یادداشت های برنامه، طرح های مرجع، پشتیبانی هیئت ارزیابی، کانال پشتیبانی دارد. برای دستگاه های پیچیده، ممکن است بخواهید از طریق ایمیل با سازنده تماس بگیرید تا پشتیبانی آنها را آزمایش کنید. اگر پشتیبانی محلی Field Application Engineer در کشور شما در دسترس باشد، واقعا مفید خواهد بود. اعتماد به تولیدکنندگانی که مستندات و پشتیبانی خوبی از محصول ندارند مشکل است.یادداشت های کاربردییادداشت های کاربردی سازنده کمک زیادی به درک مدار کاربردی می کند و چندین بار قطعات تست شده ساخت/رده بندی نیز ارائه می شود که خطر را تا حد زیادی کاهش می دهد. از هیئت ارزیابی نیز می توان برای پیش صلاحیت استفاده کرد.طرح های مرجع، ابزارهای نرم افزاریبرخی از تولیدکنندگان همچنین منابع زیادی مانند طراحی مرجع خاص صنعت، ابزارهای نرم افزاری را برای کمک به طراح برای ارزیابی عملکرد جزء طبق پیکربندی های خود قبل از طراحی هر چیزی ارائه می کنند. این به شدت زمان توسعه و احتمال شکست را کاهش می دهد.پشتیبانی فنی _ پشتیبانی بازبینی طراحیپشتیبانی سازنده قطعه حیاتی است. در صورت گیر افتادن، می توانید از مهندس آنها کمک بخواهید. بسیاری از تولیدکنندگان همچنین تسهیلات بازبینی طراحی را ارائه می دهند که زمانی که برای اولین بار مداری را با قطعات آنها طراحی می کنید بسیار کمک می کند. می‌توانید شماتیک‌های خود را با قطعه استفاده شده برای آنها ارسال کنید و آنها می‌توانند به شما کمک کنند تا بررسی کنید و به شما بگویند که آیا همه چیز درست است یا توصیه‌هایی دارند.بسیاری از شرکت‌ها فهرستی از فهرست ترجیحی تولیدکنندگان را دارند که اولویت اول را دارند.2- پیچیدگی مدار کاربردیقطعات جدید نیاز به درک برنامه دارند و در بسیاری از مواقع پیچیدگی مدار برنامه باعث انتخاب قطعه می شود. اگر بگوییم قسمت A دارای مدار کاربردی پیچیده در قسمت B است، مشروط بر اینکه همه الزامات توسط هر دو برآورده شود، انتخاب بدیهی این خواهد بود که با قسمت B همراه شوید. اما، گاهی اوقات این کار با هزینه همراه است، به عنوان مثال، مدار کاربردی آسان اما با کمی هزینه اضافه، اینجا tradeoff می شود.برخی از قطعات مشابه ممکن است دارای محافظ ESD داخلی باشند، بنابراین ممکن است هزینه کمی بیشتر داشته باشد. لطفاً به دقت در نظر بگیرید که چه مزایایی به دست می آورید، مانند اندازه جمع و جور، طراحی آسان در مقابل مفاهیمی مانند وابستگی به یک تولید کننده، زمان تحویل بالاتر، تأثیر بر املاک کلی PCB، زمان تست/تعمیر تولید و غیره.3- پارامترهای الکتریکی [ولتاژ، جریان، توان، دقت، زمان پاسخ، سرعت، وضوح، و غیره]این هسته نیاز است، به عنوان مثال: برای یک مقاومت، باید مقدار مقاومت، تلرانس، ضریب دما، وات و غیره آن را ببینید.مثال دیگر این است که یک آی سی مبدل DC-DC را در نظر بگیرید، برخی از پارامترهای الکتریکی محدوده ولتاژ ورودی، دقت ولتاژ خروجی، حفاظت های داخلی موجود مانند جریان بیش از حد، بیش از ولتاژ، قطع تحت ولتاژ، خاموش شدن حرارتی، راندمان بار سبک، رتبه بندی توان هستند. ، مدیریت حرارتی و غیرهمطمئن شوید که یک لیست تهیه کرده اید تا یک پارامتر مهم را از دست ندهید.4- پارامترهای مکانیکی [بعد، بسته، وزن، و غیره]بعد مکانیکی نقش مهمی در انتخاب قطعه دارد. این با چه نوع محدودیت اندازه شروع می شود؟ آیا با اندازه کمی بزرگتر مشکلی ندارید یا باید بسته ای را انتخاب کنید که تا حد امکان جمع و جور باشد؟ با بسته بندی کوچکتر، پیچیدگی مونتاژ، آزمایش، تعمیر نیز به وجود می آید. مثال: اگر یک مقاومت SMD را انتخاب کنید، لحیم کردن دستی بسته 0402 در مقابل 0603 یا 0805 بسیار سخت است.مثال دیگر بسته های بدون سرب (BGA / LLP) است. از نظر طراحی PCB / لحیم کاری دستی پیچیده خواهد بود، بنابراین با دقت تصمیم بگیرید که چه چیزی برای نیاز کلی شما بهترین حس را دارد. آیا می خواهید مسیر مونتاژ PCB خودکار را طی کنید یا به بسته هایی بچسبید که می توانند به صورت دستی لحیم شوند؟به طور کلی، ما باید وزن کلی محصول را پایین نگه داریم زیرا مستقیماً بر هزینه حمل و نقل شما تأثیر می گذارد. در برخی موارد، وزن ممکن است محدودیت بزرگ‌تری باشد مانند یک محصول پوشیدنی یا هر چیزی که روی آن وجود دارد، مثلاً یک پهپاد.5- در نظر گرفتن w.r.t ساخت / آزمایشهر قطعه ای را که انتخاب می کنید نباید هنگام ساخت آن ها به صورت عمده یا در حین آزمایش مشکلی ایجاد کند، بنابراین همیشه هنگام انتخاب قطعه، فرآیند ساخت و آزمایش را در نظر داشته باشید. از قبل تجسم کنید که چگونه آن قسمت قرار است روی تخته قرار گیرد و سپس آزمایش شود.6- پارامترهای محیطی: دما / رطوبت / فشار / ارتعاشپارامترهای محیطی نیز بسیار مهم هستند، باید از قبل شناخته شده و با دقت مورد توجه قرار گیرند. شما باید بدانید که محصول شما محدوده معتدلی را می بیند، سپس بدترین تحلیل را انجام دهید و انتخاب را انجام دهید، به همین ترتیب برای سایر پارامترها.دمای عملیات/ذخیره، رطوبت، فشار، دامنه ارتعاش و تأثیر آن بر عملکرد قطعه را به درستی بررسی کنید. از دست دادن این ملاحظات ممکن است منجر به شگفتی های میدانی مانند شکست در میدان یا عملکرد بد شود.7- در دسترس بودن طولانی مدت / پایان عمر (EOL)در صورت امکان، یک جزء را انتخاب کنید که یک جایگزین سازگار با پین دارد. اما، این بدان معنا نیست که شما در مورد مشخصات مهم ساده‌انگاری کنید. در دسترس بودن درازمدت زمانی که در حال انتخاب یک قطعه هستید موضوع مهمی است، زیرا نمی خواهید مداری را با قطعه ای طراحی کنید که به زودی NRND (برای طراحی جدید توصیه نمی شود) شود. بنابراین مطمئن شوید که اجزای شما به خصوص IC ها، MCU ها، کانکتورها، نمایشگر و غیره که انتخاب شده اند، حداقل داشته باشند. 5 تا 7 سال (یا بر اساس نیاز شما) در دسترس بودن مناسب خواهد بود. اگر سردرگمی دارید یا اطلاعاتی در مورد در دسترس بودن در دسترس نیست، می‌توانید با سازنده تماس بگیرید. همچنین می توانید از CIIVA از Altium برای اطلاع از وضعیت چرخه عمر یک قطعه الکترونیکی استفاده کنید.8- زمان سربزمان تحویل نقش مهمی دارد. اگر از قبل آن را در نظر نگیرید، این می تواند نقشه راه توسعه شما را کاملاً خراب کند. گاهی اوقات زمان تحویل نمونه کوتاه است، اما زمانی که سعی می کنید مقدار بیشتری بخرید، زمان تحویل بیشتر است، بنابراین مراقب باشید.اگر زمان تحویل بالا است و شما انتخابی از قسمت دیگری ندارید، ممکن است لازم باشد مقداری انبار اضافی نگه دارید. این بر هزینه کلی محصول شما تأثیر می گذارد.9- هزینههمه می خواهند بهترین قطعه را با مقرون به صرفه ترین هزینه داشته باشند. اگر با هزینه کمتری دریافت می کنید کیفیت را به خطر نیندازید. گاهی اوقات دستگاه به دلیل عملکرد بهتر، کارآمدتر انرژی، بسته کوچکتر، یکپارچگی بیشتر (مانند عایق نوری، حفاظت ESD داخلی در فرستنده‌های RS485 و غیره)، قابلیت اطمینان بهتر، هزینه بیشتری دارد. بنابراین، به جای هزینه یک جزء، ارزش افزوده کلی را در نظر بگیرید.فقط کم‌هزینه‌ترین جزء را نخرید، تأثیر هزینه کلی را بر BOM، زمان تولید، زمان تعمیر و غیره ببینید. اگر این راه را در نظر بگیرید، می‌توانید تصمیم بهتری بگیرید.10- از کجا بخریماین مهم است. همانطور که قبلاً ذکر شد، من همیشه خرید قطعات را از منابع قابل اعتماد مانند در صورت امکان مستقیماً از سازنده، توزیع کنندگان مجاز و غیره توصیه می کنم. توصیه نمی کنم از فروشگاهی (آنلاین یا فیزیکی) خریداری کنید که در آن از اصل بودن یک قطعه مطمئن نیست. ممکن است خرید از یک فروشنده محلی جذاب باشد زیرا به صورت خارج از قفسه و بارها با هزینه کمتر در دسترس است، اما در صورت وجود هر گونه مشکلی در کیفیت قطعه، ممکن است با از دست دادن قیمت آن را بپردازید. زمان گرانبهایی که برای رفع اشکال تلف می شود.11- گزینه های Fall Back Solution / Assemblyهمیشه ایده خوبی است که برای مدار جدیدی که در حال طراحی آن هستید مقداری گزینه بازگشتی / اسمبلی (در صورت نیاز) را حفظ کنید تا در صورت کار نکردن یک گزینه مدار، امکان دیگری داشته باشید. این کار بارها باعث صرفه جویی در تکه های دستی، حتی طراحی مجدد می شود.در برخی از طراحی‌هایم، از گزینه‌های مونتاژ برای ساختن دو نوع مختلف تراشه مبدل DC-DC برای بخش منبع تغذیه استفاده کرده‌ام، زیرا در مورد در دسترس بودن طولانی‌مدت، زمان‌های سررسید قطعه مطمئن نبودم. این به من در دسترسی طولانی مدت و انعطاف پذیری بیشتر کمک کرد زیرا اکنون دو گزینه داشتم.گزینه‌های اسمبلی همچنین زمانی مفید هستند که می‌خواهید گزینه‌ای در برد خود از قسمتی عبور کند در صورتی که نیازی به آن نباشد. می توانید یک مقاومت اختیاری صفر اهم قرار دهید.12- نظرات طراحیفرآیند بازبینی 3 سطحی را دنبال کنید: 1- همیشه یک بررسی دقیق از خود انجام دهید. بررسی دوم باید توسط شخص دیگری غیر از شما در سازمان شما انجام شود. در صورت امکان (توصیه می شود) اگر اطمینان ندارید، آن را توسط یک مهندس یا مشاور مجرب خارجی بررسی کنید. با انجام بررسی به این روش، طرح شما، انتخاب قطعه توسط افراد متعدد زیر سوال می‌رود و احتمال خطا، تلاش/زمان اتلاف در چرخش مجدد طرح تا حد زیادی کاهش می‌یابد (اگر دستورالعمل‌های مناسبی را تنظیم کرده‌اید، فرآیند بررسی را انجام دهید) .13- قبل از برنامه ریزی برای تولید، نمونه اولیه را تهیه کنیدبرای انتخاب قطعات پیچیده، همیشه توصیه می شود قبل از گنجاندن در طرح کامل، آن قطعات را با استفاده از تابلوهای ارزیابی یا با ساخت یک تابلوی کوچک تست کنید. پس از آزمایش قطعه و ارزیابی عملکرد، می توان آن را در طراحی کامل محصول گنجاند. بسیاری از شرکت‌ها طراحی کامل را خودشان انجام می‌دهند، اما بعد می‌دانند که ریسک می‌کنند و اگر مشکلی پیش آمد، باید دوباره طراحی کنند و دوباره آن را تولید کنند. بنابراین، آگاهانه تصمیم بگیرید که چه چیزی برای شما بهتر است.Pallav Aggarwal