MCU'nun -55 derece ile -40 ila 85 derece çalışma ortamı özelliklerine sahip olması mümkün müdür?

Birinin tarama yönteminden bahsettiğini duydum: -55 derecede çalışan 10 MCU'ya sahip olmak ve düzgün çalışabilecekleri bulmak, kırılmış olanları atmak.

Yöntem uygulanabilir mi? MCU'nun tarama testimde -55 derecede düzgün çalışabileceğinden ve gerçek çalışma ortamında başarısız olabileceğinden endişeliyim.

Değilse, olası çözümler neler olabilir? Çok iyi DSP performansı nedeniyle stm32f4 kullanıyoruz. -55 derecede çalışan MCU'ların DSP'si yoktur ve sadece 20MHz civarında düşük frekanslarda çalışabilir.

Operasyonun kenarında olmadığınızdan emin olmanın kaba yolu, menzilin dışında test etmek olacaktır. Örneğin, parçaları normalden daha yüksek bir saat hızında ve daha yüksek / daha düşük voltajda -65 ° C'de voltajda test edebilirsiniz.

Üretici muhtemelen aşırı sıcaklıklarda test yapmaz, ancak test koşulları altında ne kadar marj gerektiğini bilir ve bunu test eder. Ayrıca her şeyi test ettiklerinden nasıl emin olacaklarını biliyorlar . Hiçbirini bilmiyorsun. Örneğin, bir osilatör gibi bir şey -40 ° C'ye kadar iyi çalışabilir ve bir kez çok düşük sıcaklıklarda çalışmaya başlayabilir, ancak bazıları -45 ° C'de başlatılamayabilir. Bazı zamanlama koşulları nedeniyle belirli bir talimat ilk olarak başarısız olmaya başlayabilir.

Üretici, bu sıcaklığa uygun birimler tedarik edebiliyorsa, bu en iyisi olacaktır. Veya rahat bir gereksinim için lobi. Ya da kabul edilebilir bir ısınma süresinden sonra minimum sıcaklığı garanti etmek için ısıtıcıları oraya koyun (belki de kabul edilebilir sıcaklıklara ulaşılana kadar çalışmayı engelleyin).

Muhtemelen, parçaların askeri bir düşük sıcaklık aralığını karşılaması gerekiyorsa, gerçekten güvenilir bir şekilde çalıştığından emin olmanız gerekir.

Söylediğiniz gibi, testler sırasında üniteyi sıcaklık aralığının dışında bozup bozmadığınızı söylemek mümkün değildir. İki seçeneğiniz var:

1. Parçalara hangi sıcaklık değerlerinin dayanabileceğini sormak için üreticiyle iletişime geçin. Çünkü sıcaklık aralıklarının çok benzer olduğunu fark etmiş olabilirsiniz. Üreticiler, yaygın olarak belirtilen, uygulanabilir ve potansiyel müşteriler için çekici bir sıcaklık aralığı seçebilir, daha sonra parçaların daha sağlam olabileceğini düşünmelerine rağmen bu sıcaklık aralığını test edebilirler. Test pahalıdır. Mucizevi bir şekilde cevap verirlerse, asla kesin olarak cevap vermeyeceklerini ve parçalarınızın ölmesi sizin sorumluluğunuz olduğunu söyleyeceğim. Bununla birlikte, güvenilirlik hedefinize bağlı olarak ünitenizi test etme ve üniteyi bu genişletilmiş sıcaklık aralığında kullanma konusunda daha rahat olabilirsiniz.
2. Sıcaklığı ayarlanan sınırlar dahilinde kontrol etmek için ısıtıcılar, sıcaklık sensörleri ve bir kontrol sistemi (aynı mikrodenetleyici + bir sürücü olabilir) kullanın. Aynı ortam sıcaklığı farkı için daha kolay ve daha ucuz olan düşük sıcaklıklarda çalışmak isteyecek kadar şanslısınız. Dürüst olmak gerekirse, bu çok daha güvenilir bir sistem için pek sorun değil. Isıtıcının güç gereksinimi için kaba hesaplamalar yapın, daha sonra bir güç direnci ve çipinizin yakınında bir termistör lehimleyin, ısıtıcı için bir sürücü ekleyin (basit bir transistör olabilir) ve çalışan bir oransal integral kontrolörden kontrol edin arka planda düşük frekans. Çözülmesi gereken 1 denklem, ~ 5-6 bileşen ve ~ 10 kod satırı. PI kontrolünü kullanmak zorunda bile değilsiniz, histerezisli karşılaştırıcılar işi yapabilir.

Ne demek istediğinize bazen 'yükseltme' denir. Bu, uygulamanıza ve güvenilirlik gereksinimlerinize bağlı olarak bileşenlerinizin bir kısmına veya tümüne yapacağınız 'değer kaybetmenin' tersidir.

İşte yükseliş konusunda eski bir makale . Sonunda önerileri iyi bir şeydir - düşük sıcaklıkta çalışmasından nelerin etkilenebileceğini anlamak için üreticiyle iletişime geçin. Sınırlarının dışında çalışmayı asla garanti etmeyeceklerdir (onlar için büyük / stratejik bir müşteri değilseniz), en çok endişe duyacakları şey hakkında bazı rehberlik sağlayabilir, bu da iyi bir yaşam testi / ekran formüle etmenize yardımcı olabilir.

Gerçek cevap tonlarca faktöre bağlıdır. Termal döngüleri (sıcak ve soğuk arasında gidecek) mi görecek yoksa sadece -55C'de mi çalışacak? Termal döngü, bağ teli ve IC paketlerinde mekanik arızalara neden olur. Bu bir 'bir defalık' vs 'kritik görev' uygulaması, yani bir başarısızlık görmenin sonuçları nelerdir. 'Bir defalık' ise (kısa süreli kullanım için tek bir ünite üretiliyorsa), birkaç üniteyi test etmekte sorun yaşamazsınız. Bu kritik bir durumsa veya parça düşük sıcaklıkta kalıcı olarak çalıştırılacaksa, muhtemelen yeterlilik üzerinde daha fazla çaba harcamak isteyeceksiniz.

Bunun gibi bir tarama yıllardır askeri uygulamalar için yapılmıştır. Anlaşılması gereken önemli olan, parça performansındaki gerçek "uçurumun" nerede olduğudur. Parçaların muhtemelen -200C'de çalışmayacağı konusunda hemfikiriz. Ve muhtemelen tüm parçaların muhtemelen -41C'de (STM32F çalışma aralığının hemen dışında) iyi performans göstereceği konusunda hemfikir olabiliriz. Üretici, bileşenlerinin çalışma aralığına bir koruma bandı takmıştır.

İlgili sorular, koruma bandının nerede olduğunu (ve istediğiniz düşük sıcaklık aralığını içerdiğini) anlayabilir ve birden fazla lotta değişecek mi?

Bunun, düşük sıcaklıkta parçaların güvenilirliği ve arızalarının dağılımının neye benzediğine dair iyi istatistikler elde etmek için birçok parçanın test edilmesini gerektireceğini hesaplamak, böylece arıza modunun uygulamanızda görünüp görünmeyeceğini tahmin edebilirsiniz. Ve sonra, ürününüz üretildikten sonra, bir tür kabul örneklemesi ile parça performansını izlemeniz gerekecektir .

Tüm bunlara alternatif bir yaklaşım, bir ısıtıcı monte etmek ve STM32F'nin kalıp sıcaklık sensörünü ısıtıcı kontrol döngüsünde geri besleme olarak kullanmaktır. Soğuk bir başlangıç ​​için yardımcı olmaz, ancak sürekli çalışan bir ünite iyi olabilir.

Bunu söylemeseniz de MCU'nun CMOS olduğunu varsayıyorum. Tüm MCU'lar, maksimum çalışma sıcaklığını sınırlayan kendi kendine ısınma sorunlarından muzdariptir. Örneğin, şarj cihazı takılı bir iPhone dokunulduğunda yaklaşık 50C hissedebilir ancak çalışırken dahili olarak 125C veya daha fazla olabilir. Dolayısıyla, MCU'nuz için normalde bir termik akışla yeterlilik sırasında kontrol edilen test limiti, tasarım limitinin iyi olduğunu garanti edecektir. Bu sınırın altına düştüğünüzde, transistör gecikmeleri azalır ve bu da yarış tehlikesi olasılığını ortaya çıkarır. Ek olarak, içsel taşıyıcı konsantrasyonu azalacak ve bu da hareketlilik üzerinde etkili olacaktır. MCU'nuzda A / D veya D / A dönüştürücüler varsa, bunların özellikleri, örneğin maksimum hata, artabilir veya hiç çalışmayabilir.

Frekansın düşürülmesi hiç yardımcı olmaz (bu yüksek sıcaklıkta yardımcı olabilir). Cihazı menzilinin dışında kullanmanın en büyük dezavantajı, hata olasılığı düşük olsa bile, saniyede milyonlarca talimatın yürütülmesiyle hala önemli olacağıdır. Güç tüketimi konusunda fazla özel değilseniz, kodunuzdaki güç tasarrufu rutinlerini devre dışı bırakabilirsiniz (durma, uyku vb.) Ve bu, kalın yalıtım kullanılarak geliştirilebilecek küçük bir kendi kendine ısınma etkisine neden olur. . Ancak, cihazınızın yüksek sıcaklıkta olduğu kadar çok düşük sıcaklıkta çalışması gerekiyorsa, bu bir sorun olacaktır.

Üreticinizden yavaş ve hızlı lotlara erişiminiz olmadığı sürece cihazınızın ön yeterlilik kazanması pek yardımcı olmayacaktır; bunlar güvenilirliği değerlendirmek için aşırı doping ve metal kalınlığı gibi diğer parametreler olacaktır.

Şişman bir bütçeniz varsa, kendi işlemcinizi ARM'den veya rakiplerinden birinden lisanslayabilir ve kendi sıcaklık spesifikasyonunuza göre sertleştirebilirsiniz. Bu, müşterinin kendi takım oluşturma (COT) yaklaşımı olarak bilinir. Gerekirse bellek denetleyicisi IP ve çevre birimlerini de lisanslayabilirsiniz. Bir alternatif, özelleştirme konusunda uzmanlaşmış bir üreticiye yaklaşmak ve gerekli ürününüzü genişletilmiş bir sıcaklık aralığında ön yeterlilik kazanmasını istemektir.

Özelleştirme yapan bir üretici, bir çipi doğrulamak için gereken tüm bilgisayar destekli tasarım (CAD) veritabanlarına erişebilir. O zaman tasarımı daha düşük bir sıcaklıkta yeniden doğrulamak basit bir konudur. Bununla birlikte, silikonu normal aralığın dışındaki bir sıcaklıkta karakterize etmek için ikinci bir satıcıya güvenebilirler. Bu, en büyük müşteri hariç herkes için yapmak istedikleri kapsamın dışında olabilecek çok çeşitli SPICE simülasyonları ve ilişkili kütüphane karakterizasyon deneyleri gerektirir. Bu işlemin bir parçası olarak, önceden bahsedilen termo-akış, bölünmüş partilerin hala test vektörlerini belirttiğiniz düşük sıcaklıkta geçtiğini kontrol etmek için kullanılabilir. Bu ayrıca diğer cevaplarda belirtildiği gibi bir verim kaybına neden olabilir.