Gerenciamento de Redes de Alimentação: Melhores Práticas para Placas de Circuito
Um recente item do BugCrunch (Entrada vs saída de energia) levantou a questão de longa data sobre gerenciamento de energia no Altium Designer®. A fabricação de PCB pode ser um processo complicado ao considerar todos os itens envolvidos. Entre as vias, máscara de solda e solda, as coisas podem ficar confusas. Para garantir que estamos todos na mesma página, tenho algumas opiniões sobre a montagem de PCB antes de começar o trabalho.
Como sempre, estarei muito interessado em seus pensamentos e comentários. Meu objetivo é garantir que o que fazemos a respeito seja realmente útil na vida real.
Primeiro, deixe-me descrever o problema como eu o vejo e como acho que deve ser abordado.
No Altium Designer hoje, os pinos de energia são geralmente usados para indicar um usuário de energia. Os pinos de energia podem ser tratados de forma diferente de outros pinos no momento do ERC.
Entretanto, não é possível identificar e gerenciar facilmente sistemas completos de distribuição de energia.
Consequentemente, um maior nível de cuidado é necessário para evitar erros fatais como componentes sem energia suficiente ou curtos-circuitos (que tenho certeza que mantêm muitos acordados à noite).
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No nível de design de PCB, o conjunto de redes que distribuem energia constitui uma 'rede de energia'. Da mesma forma, o conjunto de redes que coletam corrente para a terra constitui outra 'rede de energia'.
Dentro de cada uma dessas redes de energia, um ponto único se conecta a recursos de energia externos (seja uma fonte de energia que fornece energia, ou uma conexão com a terra). A rede que está conectada a este ponto é verdadeiramente uma rede de energia.
Também dentro de cada uma dessas redes de energia, um número de (resistores limitadores de corrente, net-ties, fusíveis, etc.) são componentes 'transparentes' que, do ponto de vista da rede inteira, são apenas uma conexão (embora uma conexão que possui certas características necessárias) unindo uma rede a outra no design de PCB.
A seguir, uma representação abstrata de tal rede de energia no nível da placa de circuito impresso.
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Na ilustração acima, as trilhas de rede foram desenhadas em vermelho, e as redes dentro da caixa vermelha constituem uma rede de energia completa. Dentro desta rede, uma diretiva de rede de energia identifica a rede 'Main PWR' como a rede única através da qual a energia é realmente entregue.
As redes foram desenhadas em azul, e as redes de alimentação do layout da PCB dentro da caixa azul constituiriam outra rede de alimentação completa. Dentro desta rede, uma diretiva de rede de alimentação identifica a rede ‘Main GND’ como a única rede que está de fato conectada ao terra.
Em cada rede de alimentação, apenas uma rede de traços pode ser identificada como uma rede de alimentação na placa de circuito impresso. Além disso, cada rede contendo objetos relacionados à alimentação deve fazer parte de uma rede de alimentação.
Nos esquemas de projetos de placas de circuito impresso, uma nova diretiva estará disponível, chamada ‘Diretiva de rede de alimentação’. Quando colocada em uma determinada rede, ela a identificará como a única rede (dentro de uma rede de alimentação) que se conecta a recursos de alimentação externos.
Esta nova diretiva pode parecer assim para ser facilmente identificada.
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Também será introduzido um novo objeto esquemático, chamado “Parte Transparente”.
Ele será colocado escolhendo-se dois pontos de conexão (do mesmo componente) e os ligará.
Sua representação gráfica será algo semelhante a isto (isto foi desenhado usando os objetos de linha e arco elíptico).
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A cor, espessura, estilo de linha (linha contínua ou pontilhada) e estilo (arco ou linha) das partes translúcidas serão controláveis e determinarão seu aspecto gráfico. Após a colocação, as partes translúcidas serão automaticamente 'unificadas' com a parte que elas visam, para que possam ser facilmente movidas juntas.
Na prática, o papel de uma parte translúcida é unir dois nets em um 'grupo de dois nets'. Consequentemente, um grupo de partes translúcidas, usado em combinação com uma diretiva de rede de alimentação, definirá uma rede de alimentação completa.
Note que os componentes de união de nets serão completamente translúcidos por padrão.
Todos os sistemas padrão de edição e gerenciamento (Diálogo, Inspetor, Lista, Consultas, parametrização para scripts) devem suportar esses novos objetos e campos.
Com base nesses elementos, alguma inteligência sobre uma rede de alimentação pode ser coletada pelo sistema e relatada de maneira útil.
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Novos erros de compilação podem indicar situações incoerentes que poderiam levar a erros na placa fabricada
- Falta de diretiva de rede de alimentação no layout da PCB nas redes de alimentação.
- Conflito de diretiva de rede de alimentação na rede de alimentação.
- Falta de pino de alimentação na rede de alimentação.
- Rede de alimentação local insuficiente.
Além disso, erros de alimentação para pinos de entrada e pinos de entrada sem erros de driver podem ser tratados de maneira mais inteligente no caso de pull-ups ou pull-downs: se as redes envolvidas fazem parte de uma rede de alimentação devidamente declarada, esses erros podem ser suprimidos.
Também classes de rede podem ser geradas com base em redes de alimentação declaradas.
Finalmente, as redes de alimentação podem ser descritas de forma precisa em relatórios formatados para esse propósito.
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Um relatório de redes de alimentação conterá informações sobre:
- A lista de redes envolvidas em uma determinada rede de alimentação
- A lista de componentes e seus pares de pinos transparentes envolvidos na rede de alimentação
- Os detalhes da rede de alimentação de uma determinada rede de alimentação.
- A lista dos ‘pinos de limite’ de toda a rede.
No futuro, essa inteligência também pode ser bem aproveitada primeiro para melhorar a representação esquemática (através da coloração automática de fios baseada em redes de alimentação), mas, mais importante, no nível de layout da PCB, para identificar e gerenciar facilmente as redes de alimentação. Partes transparentes também poderiam ser usadas para outros propósitos, como gerenciar o comprimento de redes de sinal que contêm resistores de amortecimento.
Então, esta é a minha perspectiva sobre este problema nesta fase. Tenho certeza de que alguns pontos estão faltando ou fora do lugar.
Por exemplo, estou particularmente interessado no seu feedback sobre a representação gráfica da visualização parcial das peças e das diretivas de rede de alimentação, assim como os novos erros de compilação e os relatórios.
Pode haver também outras formas úteis de utilizar esta informação, nas quais eu não tenha pensado.
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Finalmente, estou um pouco incerto quanto ao termo 'Rede de alimentação' (particularmente em 'diretiva de rede de alimentação'). Geralmente, serve ao propósito, mas acho que está faltando um pouco de 'tempero'. Se você tiver alguma sugestão melhor, por favor, apresente-a!
Antecipadamente, agradeço pelo seu envolvimento com esta questão - valorizo muito.
Por favor, poste seus comentários aqui.
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