Gestión de Redes de Alimentación: Mejores Prácticas para Placas de Circuito
Un reciente elemento de BugCrunch (Entrada vs salida de energía) ha resaltado el problema de larga data del manejo de energía en Altium Designer®. La fabricación de PCB puede ser un proceso complicado al considerar todos los elementos que intervienen. Entre las vías, la máscara de soldadura y la soldadura, las cosas pueden complicarse. Para asegurarnos de que todos estamos en la misma página, tengo algunas opiniones sobre el ensamblaje de PCB antes de comenzar el trabajo.
Como siempre, estaré muy interesado en tus pensamientos y comentarios. Mi objetivo es asegurarme de que lo que hacemos con respecto a esto sea finalmente útil en la vida real.
Primero, permíteme describir el problema tal como lo veo y cómo creo que debería abordarse.
En Altium Designer hoy en día, los pines de energía generalmente se utilizan para indicar un usuario de energía. Los pines de energía pueden tratarse de manera diferente a otros pines en el momento de ERC.
Sin embargo, no es posible identificar y manejar fácilmente sistemas completos de distribución de energía.
Consecuentemente, se requiere un mayor nivel de cuidado para evitar errores fatales como componentes sin energía suficiente o cortocircuitos (que estoy seguro mantienen a muchos despiertos por la noche).
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En el nivel de diseño de PCB, el conjunto de redes que distribuyen energía constituye una 'red de alimentación'. De manera similar, el conjunto de redes que recogen corriente hacia tierra constituye otra 'red de alimentación'.
Dentro de cada una de estas redes de alimentación, un punto único se conecta a recursos de energía externos (ya sea una fuente de energía que proporciona energía, o una conexión a tierra). La red que está conectada a este punto es verdaderamente una red de energía.
También dentro de cada una de estas redes de alimentación, un número de (resistencias limitadoras de corriente, uniones de redes, fusibles, etc.) son componentes 'transparentes' que, desde el punto de vista de toda la red, son solo una conexión (aunque una conexión que lleva ciertas características requeridas) uniendo una red con otra diseñadora de PCB.
Lo siguiente es una representación abstracta de tal red de alimentación a nivel de la placa de circuito impreso.
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En el dibujo anterior, las redes de trazas se dibujaron en rojo, y las redes dentro del cuadro rojo constituyen una red de alimentación completa. Dentro de esta red, una directiva de red de energía identifica a la red 'Main PWR' como la red única a través de la cual se entrega energía de hecho.
Las redes se dibujaron en azul, y las redes de alimentación de la disposición de la PCB dentro del cuadro azul constituirían otra red de alimentación completa. Dentro de esta red, una directiva de red de alimentación identifica la red ‘Main GND’ como la única red que está realmente conectada a tierra.
En cada red de alimentación, solo una red de trazas puede ser identificada como una red de alimentación en la placa de circuito impreso. Además, cada red que contenga objetos relacionados con la alimentación debe ser parte de una red de alimentación.
En los esquemáticos de proyectos de placas de circuito impreso, estará disponible una nueva directiva, llamada ‘Directiva de red de alimentación’. Cuando se coloque en una red dada, la identificará como la única red (dentro de una red de alimentación) que se conecta a recursos de alimentación externos.
Esta nueva directiva puede verse así para ser fácilmente identificada.
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También se introducirá un nuevo objeto esquemático, llamado “Parte Ver-A Través”.
Se colocará eligiendo dos puntos de conexión (de la misma parte) y los enlazará.
Su representación gráfica será algo similar a esto (esto se dibujó usando los objetos de línea y arco elíptico).
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El color, grosor, estilo de línea (línea completa o punteada) y estilo (arco o línea) de la parte transparente serán controlables y determinarán su aspecto gráfico. Al colocarse, las partes transparentes se 'unificarán' automáticamente con la parte a la que se dirigen, para que puedan moverse juntas fácilmente.
En efecto, el papel de una parte transparente es unir dos redes en un 'grupo de dos redes'. Por lo tanto, un grupo de partes transparentes, utilizado en combinación con una directiva de red de alimentación, definirá toda una red de alimentación.
Nota que los componentes de unión de redes serán completamente transparentes por defecto.
Todos los sistemas estándar de edición y gestión (Diálogo, Inspector, Lista, Consultas, parametrización para scripts) deberían soportar estos nuevos objetos y campos.
Basándose en estos elementos, el sistema puede recopilar cierta inteligencia sobre una red de alimentación y reportarla de manera útil.
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Nuevos errores de compilación pueden indicar situaciones incoherentes que podrían llevar a errores en la placa fabricada
- Falta de directiva de red de alimentación en las redes de alimentación del diseño de PCB.
- Conflicto de directiva de red de alimentación en la red de alimentación.
- Falta de pin de alimentación en la red de alimentación.
- Red de alimentación local insuficiente.
Además, los errores de potencia en el pin de entrada y los pines de entrada sin un controlador pueden manejarse de manera más inteligente en el caso de resistencias de pull-up o pull-down: si las redes involucradas son parte de una red de potencia debidamente declarada, estos errores pueden ser suprimidos.
También se pueden generar clases de red basadas en redes de potencia declaradas.
Finalmente, las redes de potencia pueden describirse con precisión en informes formateados para este propósito.
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Un informe de redes de potencia contendrá información sobre:
- La lista de redes involucradas en una red de potencia dada
- La lista de componentes y sus pares de pines transparentes involucrados en la red de potencia
- Los detalles de la red de potencia de una red de potencia dada.
- La lista de los ‘pines de límite’ de toda la red.
En el futuro, esta inteligencia también puede utilizarse primero para mejorar la representación esquemática (a través del coloreado automático de cables basado en redes de potencia), pero más importante aún, en el nivel de diseño de PCB, para identificar y gestionar fácilmente las redes de potencia. Los componentes parcialmente transparentes también podrían usarse para otros fines, como gestionar la longitud de las redes de señal que contienen resistencias de amortiguación.
Así que esta es mi perspectiva sobre este problema en esta etapa. Estoy seguro de que faltan algunos detalles o están fuera de lugar.
Por ejemplo, estoy particularmente interesado en sus comentarios sobre la representación gráfica de la transparencia de partes y las directivas de redes de alimentación, así como los nuevos errores de compilación y los informes.
También podría haber otras formas útiles de utilizar esta información que no he considerado.
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Finalmente, tengo algunas dudas sobre el término "Red de alimentación" (particularmente en "directiva de red de alimentación"). Generalmente cumple su propósito, pero encuentro que le falta un poco de "sazón". Si tienen alguna sugerencia mejor, ¡por favor propónganla!
De antemano, gracias por su participación en este asunto - lo valoro enormemente.
Por favor, publiquen sus comentarios aquí.
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