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为何要读规格书?

发布时间:2022-08-13
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为何要读规格书?

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因为工作的缘故,我自己常读产品规格书,从中收获了很多新知,很多旧的知识也能通过这种阅读得到升华,所以也常常建议读者要读。

什么是产品规格书?产品规格书是厂家提供给用户的关于产品功能、性能的描述文件,与之对应的英文名称叫做 Datasheet,意即数据表。

数据表这个说法出现于西方是很正常的一件事,他们的思维方式可能就是这样的,一是一,二是二,绝不含糊,如果有什么东西是不明白的,那就把它切开挖透,所以就容易出发明家、科学家、哲学家,至于这种研究是否能达到世界的本质,那就是另外的问题了。既然一是一、二是二,与人交往的时候就按规则来,规则当然是要自己定的,我的产品是咋样的,一切都列在数据表里,符合就对,不符合就不对,责任划分得很清楚,从这个方面来看,与西方人打交道其实也是很简单的,凭实力说话。这样一看就很清楚,Datasheet 就是厂家给出来的法律文件,他们用这个东西来保护自己、约束用户,反过来用户也可以用它来保护自己的利益,按照规格书的定义、限制去使用器件就能实现自己的目的,超出以后如果带来了损失,那就只能怪自己了。

规格书是我对 Datasheet 的中文表达,从未想过它是怎么来的,反正就这么用了。规格二字划定了产品的边界,与数据表有同等的意义,但是它把划定边界的工具也包含进去了(规可画圆,格要用尺),所以从文字的角度来看就更有深意。什么东西才会成书呢?自然只有很正式的、希望被慎重对待的作品才会成书,所以规格书就是一份很正式的文件。古人又说书中自有黄金屋、书中自有颜如玉,这就把书的价值提升了,泛化到了很远、很宽的地方,所以我认为规格书能给人带来很多利益,就看你如何去发掘了。

因为工作内容的缘故,我可能是公司里阅读规格书最多的人,有的规格书内容还要被我翻译成为中文,这在有的时候是很难做的一件事情。中学的时候老师就讲翻译要信达雅,那时说的是从古文到现代文转换的要求,现在把英文翻译为中文其实也有同样的需求,而且有时候还需要超越这些东西。为啥呢?我的同事大多都是以汉语为母语的,他们和我一样拥有中式思维,这也会在他们的英文写作里体现出来,怎样在翻译时处理好不同思维之间的关系,这也是需要我去注意的。

立锜的主业是电源管理,各种转换器、控制器都有,但是现在电源管理的边界也在不断扩大,软的、硬的都能在产品里看到,有时你还能从我的文章里看到与电源管理好象没有什么关系的内容,那就是从某些扩展里发掘出来的。《太上老君内观经》的最后一段说:“吾非圣人,学而得之。故我求道,无不受持。千经万术,惟在心也。”连太上老君都说自己不是圣人,他的东西都是学来的,我就更是肉眼凡胎了,所以我写给大家看的东西也是学来的,因为一份规格书里新出现的东西就会成为我理解它的障碍,这就逼得我要去学习才能更好地理解它们,这样也才有我去转换它们并奉献给读者的机会。我注意到读者们打开文章以后能够完全读完的比例通常在 50% 左右,但是介绍扩展知识的文章往往就能得到更高的读完比例,这是让我很欣慰的一个现象,它间接告诉我这样做是对的。如果还有读者会分享到朋友圈,那对我的促进意义就更大了,这会让我觉得这篇文章具有保留和推荐的价值。

规格书的内容真的很丰富,但它并非百科全书,例如它不能帮助你学习英语,通常也不能帮助你学习到属于专业常识的东西,否则每一份规格书就都是巨著了,那是很不合理的一件事。同时,规格书也不是能够帮你解决问题的助手,只有你自己才能真正帮到自己,但是你在应用中遇到的很多问题都能在规格书里找到答案,运用得好,许多问题就可以被提前预防了,下面就举两个例子来对此进行说明。
第一个例子,有读者问:RT5789AGQUF 和 RT5789BGQUF,区别是什么?
打开 RT5789 规格书,它的第一页就有读者所提问题的答案:

图中左侧的内容是通用性描述,它概括了 RT5789 的主要功能和特性,带有后缀的两个子型号的区别也在其中进行了说明,我已经用高亮的方式把它们突出来了:RT5789A 支持轻载节能模式,RT5789B 支持强制 PWM 模式。图中左侧是器件特性信息,其中也有 RT5789A 和 RT5789B 各自的特性描述,而不同的特性就说明了两者的差异。

同样的信息也出现在规格书第二页订货信息栏里:

如果你是从立锜官网找到产品信息的,产品页的内容就包含了上述规格书第一页的几乎全部内容。若是看的中文版网页,其中还有多半是我翻译上传的中文信息,前述重要的内容都已包含其中,简单的了解已经够用了,上述的读者疑问也能从中得到解答。
第二个案例是最近收到的一份设计信息,先来看看原理图:

这个设计所选的 IC 型号是 RT7272A,它是一款输入电压范围为 4.5V~36V、电流负载能力为 3A 的同步 Buck 转换器,用户将它使用在输入电压为 14V~16.8V 的条件下提供 12V 的输出,其 PCB 设计如下图所示:

与之对应,RT7272A 的规格书里给出来的参考设计如下图:

其中给出了不同输出电压下的元件参数建议,读者也是按照相关数据做的设计,但是 PCB 设计就与规格书示范的东西差别很大了。规格书里示范的 PCB 设计是这样的:

它的特点是大电流回路的路径都做到了最短化、最粗化,小信号通过的路径都没有什么电流流动,前者使电流变换时遇到的阻抗很小,后者则提供了一个稳定的环境,符合这种原则的设计通常就能带来如下图所示的信号波形,它是被呈现在规格书的性能展示部分的。

其中的 VSW 波形就是开关节点的电压波形,还是在负载电流最大的情况下获得的,只需通过这一点就可以推知上面的 VOUT 纹波很小(所以不看也罢,有经验的工程师可以管窥全豹)、IC 工作很安全(没有超限信号出现),与客户提供的下述波形有很明显的差别。

其中不但有超限的信号,脉冲宽度还在来来回回的变化,一点都没有表现出稳定的样子。
供图者说偶尔会有烧毁芯片的状况,有的就是不工作了,测量取下来的芯片的 SW 端和 GND 之间会有短路状况。唯一值得庆幸的是,供图者说负载电流很小,实际上,这是他能得到偶尔坏一点的唯一原因。依我的观念来看,这个设计就是用来烧芯片的,它根本不符合 PCB 设计的基本原则。那么这些原则都在那里可以找到呢?上面的 PCB 参考设计里有注释,还有下面的专门文字:

电源电路在工作过程中会有功率损失,这些损失都会转化为热量,热量的积累会造成温度上升,温度高到一定的程度就会触发 IC 内部的过热保护,所以规格书也提供了不同发热量下的散热铜箔的设计指引,你要不读规格书或是读了又不理解,这些指引也就不会发挥作用。回过头去看看这位朋友的设计,芯片底部的散热片只能被理解为是一个焊点,它的热阻当然会很大,芯片一工作就发热,超限信号造成损害时也会造成发热,热了又没办法把热传出去,就像人体受到寒邪的侵袭一样,体表的通路关闭了,身体想通过发热来驱除寒邪,但是通不过那层关闭了的通道(热阻太大),只好不断地提高体温,烧到一定的程度就出问题了(芯片烧毁),这时候要做的是解表,利用药物或是其他方法打开散热通道,等到出一点点汗以后就痊愈了,但是芯片的热处理能力没有人体那么智能,也没有人体那么高的热容量,只有过热保护功能可以在温度升高以后做出保护动作,但是只能防范逐渐发热的事件,急剧出现的热会将它们直接烧毁,他看到的短路现象就是这样造成的。

这个应用还有一个问题是它的输入电压和输出电压非常接近,工作期间的占空比超过了 65%,规格书也要求在这样的情况下要外加一个自举电容的补

充电电路:

这样才能确保上桥的导通程度足够高,从而带来降低损耗的效果,但是我没有从这个设计中看到相关的考虑。

当你选择了一个器件的时候,你需要对它有一个全面的理解,这是你能用好它的前提。如果你暂时还做不到,你应该向一切可以利用的资源求教。作为供应商,我们也一直在尽力提供这样的信息,它们不仅出现在规格书里,也在我们的网站上、公众号文章里有介绍,有的是直接信息,有的是间接的基础,这些东西都应该提前学习,不要等到问题出现了才去行动,这就犹如“渴而穿井、斗而铸锥”(《黄帝内经》里针对病了才治的说法,它提倡治未病),太晚了。在当今这个信息泛滥的时代,获取信息真的是太容易了,知识已经不再像过去那么值钱,但错误、失败会逐渐让人认识知识的价值,而很多知识就存在于很多唾手可得的地方,规格书就是其中很重要的一种,还是厂家免费送给你的,要不要就看自己的选择了。
我的老板常常要我尽量缩短文章的长度,但我常常做不到,现在看看又是如此,所以赶紧打住。如果你对相关话题有什么想法,请留言给我,谢谢!

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