เป็นไปได้หรือไม่ที่จะให้ MCU ทำงานที่ -55 องศากับข้อกำหนดของสภาพแวดล้อมการทำงาน -40 ถึง 85 องศา?

ฉันได้ยินมาว่ามีคนพูดถึงวิธีการคัดกรอง: ให้มี 10 MCUs ทำงานที่ -55 องศาและหาคนที่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องโยนคนที่แตกหักออกไป

วิธีนี้ใช้ได้หรือไม่? ฉันกังวลว่า MCU อาจทำงานได้อย่างเหมาะสมที่ -55 องศาในการทดสอบการคัดกรองของฉันและล้มเหลวในสภาพแวดล้อมการทำงานจริง

หากไม่สามารถแก้ไขได้ เราใช้ stm32f4 เนื่องจากประสิทธิภาพของ DSP ที่ดีมาก MCUs ทำงานที่ -55 องศาเราพบว่าไม่มี DSP และสามารถทำงานที่ความถี่ต่ำประมาณ 20MHz

วิธีดิบๆที่คุณมั่นใจได้ว่าคุณไม่ได้อยู่ในขอบของการดำเนินการจะทดสอบนอกช่วง ตัวอย่างเช่นคุณอาจทดสอบชิ้นส่วนที่ -65 ° C ที่แรงดันไฟฟ้าที่ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นและแรงดันไฟฟ้าสูง / ต่ำกว่าปกติ

ผู้ผลิตอาจไม่ได้ทดสอบที่อุณหภูมิสูงเกินไป แต่พวกเขารู้ว่าต้องใช้มาร์จิ้นเท่าไหร่ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบและทดสอบว่า พวกเขายังรู้วิธีการเพื่อให้มั่นใจว่าพวกเขาจะทดสอบทุกอย่าง คุณไม่รู้อะไรเลย ตัวอย่างเช่นบางสิ่งบางอย่างเช่น oscillator อาจทำงานได้ดีถึง -40 ° C และเมื่อเริ่มทำงานในอุณหภูมิต่ำมาก แต่บางคนอาจไม่สามารถเริ่มต้นที่ -45 ° C คำสั่งหนึ่งอาจเริ่มล้มเหลวก่อนเนื่องจากเงื่อนไขการกำหนดเวลาบางอย่าง

หากผู้ผลิตสามารถจัดหาหน่วยที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับอุณหภูมิที่จะดีที่สุด หรือล็อบบี้สำหรับความต้องการผ่อนคลาย หรือวางเครื่องทำความร้อนไว้ในนั้นเพื่อรับประกันอุณหภูมิขั้นต่ำหลังจากช่วงเวลาการอุ่นเครื่องที่ยอมรับได้ (อาจยับยั้งการทำงานจนกว่าอุณหภูมิจะถึงที่ยอมรับได้)

โอกาสที่ถ้าชิ้นส่วนจะต้องมีการตอบสนองในช่วงอุณหภูมิทหารต่ำกว่าคุณจริงๆต้องให้แน่ใจว่ามันทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ

ดังที่คุณกล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกได้ว่าคุณลดระดับหน่วยในระหว่างการทดสอบนอกช่วงอุณหภูมิหรือไม่ คุณมีสองทางเลือก:

1. ติดต่อผู้ผลิตเพื่อขอให้พวกเขาทราบว่าอุณหภูมิที่มากเกินควรจะทนต่อชิ้นส่วนใดได้บ้าง เพราะคุณอาจสังเกตเห็นว่าช่วงอุณหภูมินั้นคล้ายกันมาก ผู้ผลิตอาจเลือกช่วงอุณหภูมิที่ระบุไว้โดยทั่วไปซึ่งเป็นไปได้และยังดึงดูดลูกค้าที่มีศักยภาพแล้วทดสอบกับช่วงอุณหภูมินั้นแม้ว่าพวกเขาอาจคิดว่าชิ้นส่วนนั้นจะแข็งแกร่งกว่า การทดสอบมีราคาแพง หากพวกเขาตอบอย่างอัศจรรย์ฉันรับประกันได้ว่าพวกเขาจะไม่ตอบด้วยความมั่นใจและพวกเขาจะบอกว่ามันเป็นความรับผิดชอบของคุณเองถ้าชิ้นส่วนของคุณตาย อย่างไรก็ตามคุณอาจมีความมั่นใจมากขึ้นเกี่ยวกับการทดสอบหน่วยของคุณและใช้ในช่วงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับเป้าหมายความน่าเชื่อถือของคุณ
2. ใช้เครื่องทำความร้อนเซ็นเซอร์อุณหภูมิและระบบควบคุม (ซึ่งอาจเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ + คนขับเดียวกัน) เพื่อควบคุมอุณหภูมิภายในขอบเขตที่กำหนด คุณโชคดีที่ต้องการทำงานที่อุณหภูมิต่ำซึ่งง่ายกว่าและถูกกว่าสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิโดยรอบเดียวกัน จริงๆแล้วนี่ไม่ใช่ปัญหาสำหรับระบบที่น่าเชื่อถือมากกว่านี้ เพียงทำการคำนวณคร่าวๆสำหรับความต้องการพลังงานของตัวทำความร้อนจากนั้นประสานตัวต้านทานพลังงานและเทอร์มิสเตอร์ใกล้ชิปของคุณเพิ่มไดรเวอร์สำหรับตัวทำความร้อน (ซึ่งอาจเป็นทรานซิสเตอร์แบบง่าย) และควบคุมสิ่งเหล่านั้นจากคอนโทรลเลอร์แบบสัดส่วน ความถี่ต่ำในพื้นหลัง นั่นคือ 1 สมการเพื่อแก้, ~ 5-6 องค์ประกอบและรหัส ~ 10 บรรทัด คุณไม่จำเป็นต้องใช้การควบคุม PI ตัวเปรียบเทียบกับฮิสเทรีซีสก็สามารถทำงานได้

สิ่งที่คุณกำลังอ้างถึงบางครั้งเรียกว่า 'uprating' มันตรงกันข้ามกับ 'derating' ซึ่งคุณต้องทำกับส่วนประกอบบางส่วนหรือทั้งหมดของคุณขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันและความต้องการความน่าเชื่อถือ

นี่คือบทความเก่าในเรื่องของการ uprating คำแนะนำของพวกเขาในตอนท้ายนั้นเป็นสิ่งที่ดี - ติดต่อผู้ผลิตเพื่อทำความเข้าใจกับสิ่งที่อาจได้รับผลกระทบจากการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ พวกเขาจะไม่รับประกันการทำงานนอกขีด จำกัด (เว้นแต่คุณจะเป็นลูกค้ารายใหญ่ / เป็นกลยุทธ์สำหรับพวกเขา) แต่พวกเขาอาจให้คำแนะนำเกี่ยวกับสิ่งที่พวกเขาจะเป็นห่วงที่สุดซึ่งสามารถช่วยคุณกำหนดรูปแบบการทดสอบ / ชีวิตที่ดี

คำตอบที่แท้จริงขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง มันจะเห็นวงจรความร้อน (ระหว่างร้อนและเย็น) หรือแค่ทำงานที่ -55C? การขี่จักรยานด้วยความร้อนทำให้เกิดความล้มเหลวทางกลในสายบอนด์และบรรจุภัณฑ์ IC มันเป็นแอพพลิเคชั่น 'one off' vs 'mission critical' หรือไม่นั่นคือผลที่ตามมาจากการมองเห็นความล้มเหลว หากเป็น 'one off' (หน่วยเดียวถูกสร้างขึ้นเพื่อการใช้งานระยะสั้น) คุณอาจทดสอบการใช้งานไม่กี่หน่วย หากเป็นสถานการณ์ที่สำคัญของภารกิจหรือชิ้นส่วนจะทำงานอย่างถาวรที่อุณหภูมิต่ำคุณอาจต้องการใช้ความพยายามมากขึ้นกับคุณสมบัติ

การกลั่นกรองสิ่งนี้ได้ถูกนำไปใช้ในทางการทหารมานานหลายปี สิ่งสำคัญที่ต้องเข้าใจคือที่ "หน้าผา" ที่แท้จริงในประสิทธิภาพของชิ้นส่วน เราทุกคนสามารถเห็นด้วยกับชิ้นส่วนอาจจะไม่ทำงานที่ -200C และเราคงเห็นด้วยทุกอย่างว่าชิ้นส่วนจะทำงานได้ดีที่ -41C (อยู่นอกช่วงการทำงานของ STM32F) ผู้ผลิตใส่แถบป้องกันไว้ในขอบเขตการทำงานของส่วนประกอบ

คำถามที่เกี่ยวข้องคือ - คุณสามารถค้นหาได้ว่าแถบป้องกันนั้นอยู่ที่ใด (และรวมช่วงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าที่คุณต้องการ) และจะเปลี่ยนไปในหลาย ๆ ล็อตหรือไม่

การหาว่าจะต้องมีการทดสอบหลายส่วนเพื่อให้ได้สถิติที่ดีเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วนที่อุณหภูมิต่ำและการกระจายของความล้มเหลวเป็นอย่างไรดังนั้นคุณสามารถคาดการณ์ได้ว่าโหมดความล้มเหลวมีแนวโน้มที่จะปรากฏในการนำไปใช้ และจากนั้นเมื่อสินค้าของคุณอยู่ในการผลิตคุณจะมีการตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานของชิ้นส่วนที่มีชนิดของการสุ่มตัวอย่างการยอมรับ

วิธีอื่นในการทั้งหมดนี้คือการติดตั้งเครื่องทำความร้อนและใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิตายของ STM32F เป็นข้อเสนอแนะในวงควบคุมเครื่องทำความร้อน ไม่ช่วยเริ่มเย็น แต่ถ้ามันเป็นหน่วยที่ทำงานอย่างต่อเนื่องมันอาจจะโอเค

ฉันสมมติว่า MCU เป็น CMOS แม้ว่าคุณจะไม่พูดเช่นนั้น MCU ทั้งหมดประสบปัญหาความร้อนในตัวเองซึ่ง จำกัด อุณหภูมิการทำงานสูงสุด ตัวอย่างเช่น iPhone ที่มีที่ชาร์จเสียบอยู่อาจรู้สึกถึง 50C ต่อการสัมผัส แต่จะเป็น 125C หรือมากกว่านั้นเมื่ออยู่ภายในเมื่อใช้งาน ดังนั้นขีด จำกัด การทดสอบสำหรับ MCU ของคุณซึ่งโดยปกติจะถูกควบคุมในระหว่างการรับรองด้วย thermostream จะรับประกันได้ว่าขีด จำกัด การออกแบบนั้นตกลง เมื่อคุณไปถึงขีด จำกัด ดังกล่าวความล่าช้าของทรานซิสเตอร์จะลดลงซึ่งทำให้เกิดความเป็นไปได้ในการเกิดอันตราย นอกจากนี้ความเข้มข้นที่แท้จริงของผู้ให้บริการจะลดลงซึ่งจะมีผลต่อการเคลื่อนไหว หาก MCU ของคุณมีตัวแปลง A / D หรือ D / A คุณสมบัติของข้อผิดพลาดตัวอย่างสูงสุดอาจเพิ่มขึ้นหรือไม่ทำงานเลย

การลดความถี่จะไม่ช่วยเลย (ซึ่งอาจช่วยด้วยอุณหภูมิสูง) ข้อเสียที่สำคัญที่สุดของการใช้อุปกรณ์ที่อยู่นอกขอบเขตของมันคือแม้ว่าความน่าจะเป็นที่จะเกิดข้อผิดพลาดต่ำ แต่ก็ยังคงมีความสำคัญโดยมีคำสั่งนับล้านต่อวินาทีที่ถูกประหารชีวิต หากคุณไม่เฉพาะเจาะจงมากเกินไปเกี่ยวกับการใช้พลังงานคุณสามารถปิดการใช้งานตามปกติในการประหยัดพลังงานในรหัสของคุณ (เช่นหยุดนอนหลับ ฯลฯ ) และสิ่งนี้จะส่งผลให้เกิดความร้อนในตัวเองเล็กน้อยซึ่งสามารถปรับปรุงโดยใช้ฉนวนหนา . อย่างไรก็ตามหากอุปกรณ์ของคุณต้องทำงานที่อุณหภูมิต่ำมากและอุณหภูมิสูงนี่อาจเป็นปัญหาได้

คุณสมบัติของอุปกรณ์ของคุณจะไม่ได้รับความช่วยเหลือมากนักเว้นแต่คุณจะสามารถเข้าถึงล็อตช้าและเร็วจากผู้ผลิต เหล่านี้จะเป็นสุดยอดของยาสลบและพารามิเตอร์อื่น ๆ เช่นความหนาของโลหะเพื่อประเมินความน่าเชื่อถือ

หากคุณมีงบประมาณ จำกัด คุณสามารถออกใบอนุญาตโปรเซสเซอร์ของคุณเองจาก ARM หรือหนึ่งในคู่แข่งและทำการปรับแต่งอุณหภูมิของคุณเอง สิ่งนี้เรียกว่าวิธีการของลูกค้า (COT) หากจำเป็นคุณสามารถออกใบอนุญาตควบคุมหน่วยความจำ IP และอุปกรณ์ต่อพ่วงได้เช่นกัน อีกทางเลือกหนึ่งคือเข้าหาผู้ผลิตที่เชี่ยวชาญในการปรับแต่งและขอให้พวกเขามีคุณสมบัติที่ต้องการของคุณในช่วงอุณหภูมิที่ยาวนาน

ผู้ผลิตที่ปรับแต่งจะสามารถเข้าถึงฐานข้อมูลคอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบ (CAD) ทั้งหมดที่จำเป็นในการตรวจสอบชิป ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบที่อุณหภูมิต่ำกว่า อย่างไรก็ตามพวกเขาอาจพึ่งพาผู้ขายรายที่สองเพื่อกำหนดลักษณะของซิลิคอนที่อุณหภูมิภายนอกช่วงปกติ สิ่งนี้ต้องการการจำลอง SPICE ที่หลากหลายและการทดสอบการจำแนกลักษณะของห้องสมุดที่เกี่ยวข้องซึ่งอาจอยู่นอกขอบเขตของสิ่งที่พวกเขาเต็มใจที่จะทำเพื่อทุกคนยกเว้นลูกค้ารายใหญ่ที่สุด เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการนี้เครื่องวัดอุณหภูมิที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้อาจถูกใช้เพื่อตรวจสอบว่าล็อตการทดสอบยังคงผ่านการทดสอบเวกเตอร์ที่อุณหภูมิต่ำที่คุณระบุ นอกจากนี้ยังอาจส่งผลให้เกิดการสูญเสียผลผลิตตามคำตอบอื่น ๆ