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| Reducir el Estres es Reducir el Riesgo |
| Con los constantes cambios y la complejidad de diseño dados en nuestros días, los diseñadores de circuitos electrónicos se ven exigidos a tratar con cuestiones muy complejas. El análisis de estrés (análisis de corriente, voltaje, potencia y otros parámetros) se ha convertido en un tópico muy importante para el logro de un diseño exitoso. Hoy en día, la disipación de potencia representa un gran desafió y la preocupación principal en la búsqueda de un producto mas fiable y mas barato, con un rápido ciclo de diseño.
fiXtress compara los resultados de simulación del circuito con los límites seguros de potencia de operación de los componentes del mismo y como consecuencia de ello, identifica los componentes problemáticos. fiXtress avisa que componentes se encuentran estresados a causa de disipación de potencia, temperatura de juntura, y violaciones en la corriente y voltaje permitidos. Las violaciones en la potencia y temperaturas son delimitadores críticos en el diseño. Estas afectan al MTBF, al rendimiento del diseño, requerimientos de encapsulado y enfriamiento. fiXtress utiliza un amplio rango de sofisticados algoritmos, haciendo uso de una aproximación única, la que permite a los diseñadores realizar una simulación a nivel del circuito impreso (PCB), la que incluye modelos de estrés eléctricos reales y fáciles de obtener, tales como voltaje corriente y potencia. Los problemas de diseño pueden ser descubiertos en una temprana fase del proceso de diseño, reduciendo así el número de prototipos necesarios para validar el sistema.
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Ventajas del fiXtress:
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Simula componentes digitales, analógicos, radiofrecuencia y pasivos, incluyendo simulación bus de alta frecuencia.
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Previene fallas del PCB, al avisar que componentes se encuentran sobre-estresados debido a disipación de potencia o violaciones de los límites de voltaje o corriente.
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Reporta componentes que se encuentran por debajo de los niveles aceptables de stress.
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Convalida los resultados de predicción de MTBF del PCB con los criterios de diseño de los valores de MTBF del PCB
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Permite a diseñadores ajustar los parámetros de los componentes mucho más rápido que por medio de tanteos, intento y error, y así posibilita alcanzar con exactitud los rendimientos de potencia deseados.
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Permite simulación de circuitos electrónicos con el fin de detectar problemas de diseño y fabricación.
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Identifica y detecta errores de diseño en las primeras etapas del mismo, en la cual la corrección de estos resulta más fácil y menos costosa.
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Permite una verificación comprensiva de las fallas del PCB.
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Hace más fácil la tarea de definir cualquier componente del circuito. Esta se efectúa simplemente ingresando los datos disponibles desde la hoja de datos o datasheet del componente, sin la necesidad de construir modelos complejos, que consumen gran tiempo, como por ejemplo SPICE.
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Simula y detecta fan-outs en problemas de corriente para circuitos integrados y conectores.
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Acelera el ciclo de diseño del PCB, acortando el tiempo de mercadeo.
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Puede ser usado y combinado con cualquier herramienta de tipo EDA ayudando en el análisis del PCB.
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Capacitación y aprendizaje de corto plazo, software amigable y fácil de usar.
fiXtressTM es un producto de BQR
Introducción General
En estos días en los cuales los diseños de sistemas analógicos y digitales son cada vez más grandes y complejos, el diseño de potentes encapsulamientos y la integridad de potencia de las señales en el PCB se han convertido en los principales desafíos de ingeniería, influenciando en consecuencia el tiempo total de mercadeo del dispositivo.
Siempre que la industria evoluciona y pasa de un punto de tecnología a otro, las restricciones de potencia existentes son reajustadas, y nuevas restricciones aparecen. Estas restricciones relacionadas con la potencia, están ahora siendo impuestas a lo largo de todo el flujo del diseño con el fin de maximizar el rendimiento y la fiabilidad de los dispositivos. En el caso de los diseños de tamaños y complejidad extremos de hoy en día, el implemento de redes de potencia fiables y la minimización de la disipación de potencia se han convertido en los principales desafíos para los equipos de diseño.
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Crear diseños de potencia óptimos, implica la realización de comparaciones, tales como fiabilidad versus potencia y área versus potencia, en las diferentes etapas del proceso de diseño. Para la realización de diseños exitosos se exige a los ingenieros a tener la capacidad de realizar estas comparaciones de forma exacta y eficiente. Con el objetivo de alcanzar estas exigencias, los ingenieros a su vez, exigen acceso a herramientas apropiadas de análisis y optimización, las cuales deben ser integradas en el proceso de verificación de diseño de sistemas
La cantidad absoluta de potencia consumida por un dispositivo, puede causar significativos problemas de diseño. Por ejemplo, el fun-out de un chip es determinado por la cantidad de corriente de entrada que utiliza la compuerta de carga, y cuanta corriente de salida puede abastecer la compuerta de transmisión. En realidad, el límite será alcanzado cuando la compuerta de salida no pueda transmitir mas corriente dentro de las entradas de las compuertas subsiguientes; intentando hacer esto, causara la caída de voltaje por debajo del nivel definido para los niveles lógicos en esta conexión, resultando una falla en el diseño.
Otro ejemplo: si la corriente a través de una resistencia aumenta a causa de un error en el diseño, y llega cerca de los niveles de potencia máxima permitida, esta resistencia desarrollara mayor voltaje y por lo tanto disipara mayor potencia. Esto puede causar sobrecalentamiento y quemar el área que rodea a la resistencia, y en algunos casos, hasta provocar una falla del circuito entero.
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Los diseños de hoy en día requieren una muy compleja funcionalidad de chip. Baja disipación de potencia, alta frecuencia de operación y bajo consumo de potencia, son solo alguno de los desafíos que los diseñadores de circuitos integrados deben enfrentar. La herramienta fiXtress de BQR avisa sobre voltajes de ruptura de chips, corrientes directas (forward current) en diodos, disipación de potencia y temperaturas de juntura - valores de entrada valiosos para el diseñador.
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| Utilizando sofisticados algoritmos, fiXtress optimiza el diseño del PCB, eliminando problemas de estrés. fiXtress posee interfases con cualquiera de los software líderes de EDA. fiXtress proporciona la simulación más rápida, más exacta, y con mayor capacidad para la evaluación de fiabilidad, disponibilidad y manutención, durante el ciclo de diseño. Utiliza cuatro tipos de análisis – DC, AC, simulación y acumulación Bus.
fiXtress identifica rápidamente errores de diseño, y proporciona un análisis detallado y comprensivo del PCB – incluyendo el calculo de estrés aplicado a todos los componentes – discretos, análogos y chips digitales. Al comparar estos estreses calculados, con las curvas de-rating, fiXtress indica los componentes sobre-estresados y los que se encuentran por debajo de los niveles de estrés adecuados. Basándose en esta información, fiXtress predice con exactitud el MTBF del PCB e indica cuales son los componentes con mayor probabilidad de falla.
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Análisis de Estres De-rating
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Los diseñadores de PCB intentan diseñar sus circuitos para valores específicos de voltajes, corriente y valores mínimos de disipación de potencia, corriente de salida, temperatura de juntura y frecuencias. Si estos valores ya fueron determinados, el diseñador preferirá ajustar el diseño para minimizar el estrés sobre los componentes. Esta practica, conocida como "de-rating", es una técnica por la cual cualquiera de los estreses que actúan sobre un componente son reducidos, o la fuerza (resistencia) de este componente es aumentada al ser remplazada por un componente con mayores valores máximos permitidos (rated values).
Este análisis es generalmente realizado manualmente y sintetizado en formato de hoja de cálculos. fiXtress, sin embargo, puede determinar automáticamente el estrés aplicado, bajo cualquier programa EDA. Al realizar este análisis antes de colocar el componente y fabricar el PCB, se asegura, por un lado, la correcta elección del componente, y por el otro se ahorra tiempo de diseño del circuito, maximizando los parámetros de rendimiento y fiabilidad del circuito.
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Análisis de Interfase:
| fiXtress realiza también análisis de interfase, asegurando que cada interfase cumple con los requerimientos de entrada y salida, necesarios para representar una función dada. En circuitos digitales, esto significa que toda salida digital/analógica se haga corresponder con una entrada compatible, y que los requerimientos de fan-out sean cumplidos. |
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Estrés Eléctrico:
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Medir el estrés eléctrico en cada componente de un circuito eléctrico durante la fase del diseño, no es una tarea fácil de realizar. Muchos componentes tienen varios parámetros que deben ser evaluados, incluyendo la interrelación eléctrica de este con los componentes “vecinos” y con el circuito en general. Por ejemplo, para un condensador, el voltaje de trabajo y la corriente de ripple deben ser determinados. En cambio, para una resistencia, su consumo de potencia y el pico o sima (peak) de potencia o voltaje. Para diodos, puede ser su voltaje reverso (reverse voltage), temperatura de juntura, y los efectos AC. La información de estrés de todos los componentes de un circuito eléctrico son ingresadas dentro del fiXtress, el cual provee con exactitud la disipación de potencia e información térmica sobre cada componente, para de esta manera realizar cálculos de estrés y recibir datos fiables, además de verificar el cumplimiento de las especificaciones del diseño.
Selección de Componentes Óptimos:
fiXtress facilita la selección del rating optimo para cada componente: para un componente sobre-estresado, por ejemplo, convendría seleccionar un valor de rating mayor (mayor tamaño físico acarrea mayor fiabilidad), y para un componente que se encuentra por debajo de los niveles de estrés adecuados, convendría seleccionar un valor de rating menor (menor tamaño físico disminuye el tamaño del PCB).
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Diseño con Fiabilidad
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A diferencia del análisis estándar de Conteo de Componentes, que utiliza un valor genérico por defecto para el estrés aplicado a cada tipo de componente, fiXtress usa el estrés aplicado realmente sobre ellos.
Los componentes de un equipo pueden no siempre funcionar bajo las condiciones de referencia (Conteo de Componentes). En estos casos, las condiciones de funcionamiento reales causaran la aparición de tasas de fallo diferentes de aquellas, dadas según las condiciones de referencia. Para ser capaz de seguir los criterios de diseño con exactitud, fiXtress usa la temperatura y el estrés eléctrico reales, que reinan en cada componente
fiXtress aumenta la fiabilidad del diseño del sistema utilizando un análisis de cuatro pasos:
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Realiza una verificación integral de las fallas físicas del circuito, tales como cortos y desconexiones.
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Analiza de forma completa, las características de estrés de todo el sistema, incluyendo temperaturas, frecuencias, voltajes, corrientes y la potencia desarrollada en cada pin y cada componente.
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Compara los resultados de estres con las curvas de-rating, con el fin de identificar fallas en el diseño.
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Predice el MTBF usando uno de los métodos estándares de la industria según su elección, para alcanzar las condiciones requeridas.
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Características destacables del fiXtress:
- Permite la importación automática de datos de chips desde programas CAD y herramientas de diseño
- Importa datos directamente de los principales programas CAD y Excel/CSV, el BOM (Lista de materiales) y la Netlist (Lista de redes)
- Guía al usuario a lo largo de todo el proceso de simulación, paso a paso, con una ayuda interactiva on-line (Wizard)
- Toma en cuenta mas de 40 familias de componentes
- Proporciona la corriente en cada pin de chip y cada pin de conector
- Provee la corriente necesaria desde cada fuente externa de poder
- Facilita a los diseñadores evaluar la disipación de potencia y corriente de operación de reguladores de voltaje y conversores DC/DC utilizados en el diseño con frecuencias de operación variables
- Puede utilizar los resultados del análisis de integridad de la señal de tal forma que pueda repercutir sobre el estrés causado por altas frecuencias (por encima de los 200 MHz)
- Encuentra los escenarios en los que se dan los peores casos
- Esta diseñado para rápidos y fáciles cambios y actualizaciones en el diseño del PCB
- Proporciona recomendaciones cuando sobre-estrés es detectado
- Permite la introducción de curvas de-rating definidas por el usuario, mas allá de las predefinidas y ya existentes en el programa
- Gestiona árboles de proyecto, base de datos, y reportes HTML
- Predice tasas de fallo de acuerdo con numerosos estándares, permitiendo la simulación de diferentes medioambientes (M217, 217+, IEC62380, Bellcore, HRD5, SN-29500 y FIDES)
- Provee optimización y curva de sensibilidad para temperatura de Ambiente/Carcaza, niveles de calidad, medioambientes y métodos de predicción
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