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為何要讀規(guī)格書?

2022/08/13
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因為工作的緣故,我自己常讀產(chǎn)品規(guī)格書,從中收獲了很多新知,很多舊的知識也能通過這種閱讀得到升華,所以也常常建議讀者要讀。

什么是產(chǎn)品規(guī)格書?產(chǎn)品規(guī)格書是廠家提供給用戶的關(guān)于產(chǎn)品功能、性能的描述文件,與之對應(yīng)的英文名稱叫做 Datasheet,意即數(shù)據(jù)表。

數(shù)據(jù)表這個說法出現(xiàn)于西方是很正常的一件事,他們的思維方式可能就是這樣的,一是一,二是二,絕不含糊,如果有什么東西是不明白的,那就把它切開挖透,所以就容易出發(fā)明家、科學(xué)家、哲學(xué)家,至于這種研究是否能達(dá)到世界的本質(zhì),那就是另外的問題了。既然一是一、二是二,與人交往的時候就按規(guī)則來,規(guī)則當(dāng)然是要自己定的,我的產(chǎn)品是咋樣的,一切都列在數(shù)據(jù)表里,符合就對,不符合就不對,責(zé)任劃分得很清楚,從這個方面來看,與西方人打交道其實也是很簡單的,憑實力說話。這樣一看就很清楚,Datasheet 就是廠家給出來的法律文件,他們用這個東西來保護(hù)自己、約束用戶,反過來用戶也可以用它來保護(hù)自己的利益,按照規(guī)格書的定義、限制去使用器件就能實現(xiàn)自己的目的,超出以后如果帶來了損失,那就只能怪自己了。

規(guī)格書是我對 Datasheet 的中文表達(dá),從未想過它是怎么來的,反正就這么用了。規(guī)格二字劃定了產(chǎn)品的邊界,與數(shù)據(jù)表有同等的意義,但是它把劃定邊界的工具也包含進(jìn)去了(規(guī)可畫圓,格要用尺),所以從文字的角度來看就更有深意。什么東西才會成書呢?自然只有很正式的、希望被慎重對待的作品才會成書,所以規(guī)格書就是一份很正式的文件。古人又說書中自有黃金屋、書中自有顏如玉,這就把書的價值提升了,泛化到了很遠(yuǎn)、很寬的地方,所以我認(rèn)為規(guī)格書能給人帶來很多利益,就看你如何去發(fā)掘了。

因為工作內(nèi)容的緣故,我可能是公司里閱讀規(guī)格書最多的人,有的規(guī)格書內(nèi)容還要被我翻譯成為中文,這在有的時候是很難做的一件事情。中學(xué)的時候老師就講翻譯要信達(dá)雅,那時說的是從古文到現(xiàn)代文轉(zhuǎn)換的要求,現(xiàn)在把英文翻譯為中文其實也有同樣的需求,而且有時候還需要超越這些東西。為啥呢?我的同事大多都是以漢語為母語的,他們和我一樣擁有中式思維,這也會在他們的英文寫作里體現(xiàn)出來,怎樣在翻譯時處理好不同思維之間的關(guān)系,這也是需要我去注意的。

立锜的主業(yè)是電源管理,各種轉(zhuǎn)換器控制器都有,但是現(xiàn)在電源管理的邊界也在不斷擴大,軟的、硬的都能在產(chǎn)品里看到,有時你還能從我的文章里看到與電源管理好象沒有什么關(guān)系的內(nèi)容,那就是從某些擴展里發(fā)掘出來的?!短侠暇齼?nèi)觀經(jīng)》的最后一段說:“吾非圣人,學(xué)而得之。故我求道,無不受持。千經(jīng)萬術(shù),惟在心也。”連太上老君都說自己不是圣人,他的東西都是學(xué)來的,我就更是肉眼凡胎了,所以我寫給大家看的東西也是學(xué)來的,因為一份規(guī)格書里新出現(xiàn)的東西就會成為我理解它的障礙,這就逼得我要去學(xué)習(xí)才能更好地理解它們,這樣也才有我去轉(zhuǎn)換它們并奉獻(xiàn)給讀者的機會。我注意到讀者們打開文章以后能夠完全讀完的比例通常在 50% 左右,但是介紹擴展知識的文章往往就能得到更高的讀完比例,這是讓我很欣慰的一個現(xiàn)象,它間接告訴我這樣做是對的。如果還有讀者會分享到朋友圈,那對我的促進(jìn)意義就更大了,這會讓我覺得這篇文章具有保留和推薦的價值。

規(guī)格書的內(nèi)容真的很豐富,但它并非百科全書,例如它不能幫助你學(xué)習(xí)英語,通常也不能幫助你學(xué)習(xí)到屬于專業(yè)常識的東西,否則每一份規(guī)格書就都是巨著了,那是很不合理的一件事。同時,規(guī)格書也不是能夠幫你解決問題的助手,只有你自己才能真正幫到自己,但是你在應(yīng)用中遇到的很多問題都能在規(guī)格書里找到答案,運用得好,許多問題就可以被提前預(yù)防了,下面就舉兩個例子來對此進(jìn)行說明。
第一個例子,有讀者問:RT5789AGQUF 和 RT5789BGQUF,區(qū)別是什么?
打開 RT5789 規(guī)格書,它的第一頁就有讀者所提問題的答案:

圖中左側(cè)的內(nèi)容是通用性描述,它概括了 RT5789 的主要功能和特性,帶有后綴的兩個子型號的區(qū)別也在其中進(jìn)行了說明,我已經(jīng)用高亮的方式把它們突出來了:RT5789A 支持輕載節(jié)能模式,RT5789B 支持強制 PWM 模式。圖中左側(cè)是器件特性信息,其中也有 RT5789A 和 RT5789B 各自的特性描述,而不同的特性就說明了兩者的差異。

同樣的信息也出現(xiàn)在規(guī)格書第二頁訂貨信息欄里:

如果你是從立锜官網(wǎng)找到產(chǎn)品信息的,產(chǎn)品頁的內(nèi)容就包含了上述規(guī)格書第一頁的幾乎全部內(nèi)容。若是看的中文版網(wǎng)頁,其中還有多半是我翻譯上傳的中文信息,前述重要的內(nèi)容都已包含其中,簡單的了解已經(jīng)夠用了,上述的讀者疑問也能從中得到解答。
第二個案例是最近收到的一份設(shè)計信息,先來看看原理圖

這個設(shè)計所選的 IC 型號是 RT7272A,它是一款輸入電壓范圍為 4.5V~36V、電流負(fù)載能力為 3A 的同步 Buck 轉(zhuǎn)換器,用戶將它使用在輸入電壓為 14V~16.8V 的條件下提供 12V 的輸出,其 PCB 設(shè)計如下圖所示:

與之對應(yīng),RT7272A 的規(guī)格書里給出來的參考設(shè)計如下圖:

其中給出了不同輸出電壓下的元件參數(shù)建議,讀者也是按照相關(guān)數(shù)據(jù)做的設(shè)計,但是 PCB 設(shè)計就與規(guī)格書示范的東西差別很大了。規(guī)格書里示范的 PCB 設(shè)計是這樣的:

它的特點是大電流回路的路徑都做到了最短化、最粗化,小信號通過的路徑都沒有什么電流流動,前者使電流變換時遇到的阻抗很小,后者則提供了一個穩(wěn)定的環(huán)境,符合這種原則的設(shè)計通常就能帶來如下圖所示的信號波形,它是被呈現(xiàn)在規(guī)格書的性能展示部分的。

其中的 VSW 波形就是開關(guān)節(jié)點的電壓波形,還是在負(fù)載電流最大的情況下獲得的,只需通過這一點就可以推知上面的 VOUT 紋波很?。ㄋ圆豢匆擦T,有經(jīng)驗的工程師可以管窺全豹)、IC 工作很安全(沒有超限信號出現(xiàn)),與客戶提供的下述波形有很明顯的差別。

其中不但有超限的信號,脈沖寬度還在來來回回的變化,一點都沒有表現(xiàn)出穩(wěn)定的樣子。
供圖者說偶爾會有燒毀芯片的狀況,有的就是不工作了,測量取下來的芯片的 SW 端和 GND 之間會有短路狀況。唯一值得慶幸的是,供圖者說負(fù)載電流很小,實際上,這是他能得到偶爾壞一點的唯一原因。依我的觀念來看,這個設(shè)計就是用來燒芯片的,它根本不符合 PCB 設(shè)計的基本原則。那么這些原則都在那里可以找到呢?上面的 PCB 參考設(shè)計里有注釋,還有下面的專門文字:

電源電路在工作過程中會有功率損失,這些損失都會轉(zhuǎn)化為熱量,熱量的積累會造成溫度上升,溫度高到一定的程度就會觸發(fā) IC 內(nèi)部的過熱保護(hù),所以規(guī)格書也提供了不同發(fā)熱量下的散熱銅箔的設(shè)計指引,你要不讀規(guī)格書或是讀了又不理解,這些指引也就不會發(fā)揮作用?;剡^頭去看看這位朋友的設(shè)計,芯片底部的散熱片只能被理解為是一個焊點,它的熱阻當(dāng)然會很大,芯片一工作就發(fā)熱,超限信號造成損害時也會造成發(fā)熱,熱了又沒辦法把熱傳出去,就像人體受到寒邪的侵襲一樣,體表的通路關(guān)閉了,身體想通過發(fā)熱來驅(qū)除寒邪,但是通不過那層關(guān)閉了的通道(熱阻太大),只好不斷地提高體溫,燒到一定的程度就出問題了(芯片燒毀),這時候要做的是解表,利用藥物或是其他方法打開散熱通道,等到出一點點汗以后就痊愈了,但是芯片的熱處理能力沒有人體那么智能,也沒有人體那么高的熱容量,只有過熱保護(hù)功能可以在溫度升高以后做出保護(hù)動作,但是只能防范逐漸發(fā)熱的事件,急劇出現(xiàn)的熱會將它們直接燒毀,他看到的短路現(xiàn)象就是這樣造成的。

這個應(yīng)用還有一個問題是它的輸入電壓和輸出電壓非常接近,工作期間的占空比超過了 65%,規(guī)格書也要求在這樣的情況下要外加一個自舉電容的補

充電電路:

這樣才能確保上橋的導(dǎo)通程度足夠高,從而帶來降低損耗的效果,但是我沒有從這個設(shè)計中看到相關(guān)的考慮。

當(dāng)你選擇了一個器件的時候,你需要對它有一個全面的理解,這是你能用好它的前提。如果你暫時還做不到,你應(yīng)該向一切可以利用的資源求教。作為供應(yīng)商,我們也一直在盡力提供這樣的信息,它們不僅出現(xiàn)在規(guī)格書里,也在我們的網(wǎng)站上、公眾號文章里有介紹,有的是直接信息,有的是間接的基礎(chǔ),這些東西都應(yīng)該提前學(xué)習(xí),不要等到問題出現(xiàn)了才去行動,這就猶如“渴而穿井、斗而鑄錐”(《黃帝內(nèi)經(jīng)》里針對病了才治的說法,它提倡治未病),太晚了。在當(dāng)今這個信息泛濫的時代,獲取信息真的是太容易了,知識已經(jīng)不再像過去那么值錢,但錯誤、失敗會逐漸讓人認(rèn)識知識的價值,而很多知識就存在于很多唾手可得的地方,規(guī)格書就是其中很重要的一種,還是廠家免費送給你的,要不要就看自己的選擇了。
我的老板常常要我盡量縮短文章的長度,但我常常做不到,現(xiàn)在看看又是如此,所以趕緊打住。如果你對相關(guān)話題有什么想法,請留言給我,謝謝!

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