이글캐드를 활용한 회로설계 (PART-1)

이글캐드를 활용한 회로설계 (PART-1)

이글캐드를 활용한 회로설계를 시작해 보려고 합니다.

 

전 20여년 경력의 회로설계 경력자로서 수십수백? 아이템을 개발하고

프로젝트 매니져를 경험하면서 대략적은 기구설계와 소프트설계 지식도 가지고 있답니다.

양산개발부터 선행개발(신제품)까지 많은 경험을 가지고 있다 보니깐 도움이 될 수 있는 글을 써 보려 합니다.

 

서론이 너무 길었네요.

어떻게 하면 회로 설계를 할 수 있는지 차근차근 설명을 풀어 나가 보려 합니다.

 

결론적으로 회로설계는 제품설계의 일부분이라서 우선 제품설계가 어떻게 되는지 큰 맥락을 설명드리고

회로설계에 들어가 보도록 하겠습니다.

 

1) 제품설계는 어떻게 진행하는 건가요?

제품설계는 다음과 같은 단계를 거칩니다.

1. [Step-1] 기획하기
   • 어떤 제품을 만들건지 기획을 합니다. 여러 가지 기획기법이 있다 보니 이 글에서는 PASS
2. [Step-2] System도 작성
   • 어떤 제품을 만들건지 결정되었다면 System Diagram(Block Diagram)을 작성하게 됩니다. 간단한 제품이라면 바로 설계에 들어가면 되지만, 복잡한 제품이라면 여러 가지 Function Block이 있고 모듈화 되기 때문에 최적의 System설계 후 상세설계가 들어가게 되지요. 
   • 쉽게 설명드리면 어떤 입력이 들어가면 어떤 출력을 내보낼건지를 결정하는 거죠
   • 예를들어 키보드를 개발한다고 하면 키보드 자판을 누르면 어떤 입력방식(택트스위치? IR스위치?)을 통해 입력을 인식하고 마이컴을 통해 출력을 어떤 방식(통신)으로 할 거며 디스플레이에 어떻게 띄워줄 것인지 결정하는 단계라고 보시면 됩니다.
3. [Step-3] 기구설계 (디자인)
   • 먼저 외관 스킨 디자인을 하게 됩니다. 외관이 멋지고 트렌디하다면 더욱 매출 상승에 도움이 되겠죠?
   • 외관 스킨 디자인이 결정된다면 이제 내부 기구설계가 들어갑니다. 내부에 PCB도 넣어야 하고 스위치가 있다면 스위치 위치도 잡아야 하고 디스플레이가 있다면 디스플레이 위치도 잡고 고정을 어떻게 할 건지 그리고 전체적으로 조립은 어떻게 할 건지 설계를 해야 됩니다.
   • 이때 난리가 나지요. 외관 스킨 디자인하는 설계자 - 내부 기구 디자인 설계자 - 현장 조립담당자 - 그리고 회로설계자 등등 전쟁이 벌어집니다. 외관 스킨 디자인하는 설계자는 최대한 작고 이쁘게 설계하고 기구 설계자한테 넘겨주면 기구설계자는 이걸 기반으로 기구설계를 하게 되는데 내부 사이즈에 맞게 PCB사이즈를 결정해서 회로설계자에게 넘겨주면 System설계된 내용을 가지고 개략적인 회로설계를 한 다음 기구설계자로부터 받은 PCB 사이즈를 기준으로 회로부품을 Layout 하게 됩니다. 이때 회로부품을 Layout 할 수 없을 정도의 작은 PCB사이즈라고 판단된다면 기구설계자에게 PCB사이즈를 키워달라는 피드백을 합니다. 그럼 기구설계자는 다시 외관 스킨 디자이너에게 이 디자인으로는 설계가 불가능하다고 다시 피드백이 가게 됩니다. 그렇다면 다시 설계를 진행해야 되는 상황이 발생하죠. 이렇게 몇 번의 과정이 거쳐지게 되고 이러한 과정을 D-FMEA라고 합니다. 그냥 이런 게 있다고 참고만 하시면 되고요. 이게 끝나면 양산시 조립성에 문제가 없는지에 대한 조립성 검증에 들어갑니다. 이를 P-FMEA라고 하는데 최악의 상황은 조립성 확보가 되지 않는다면 설계를 원점에서 다시 시작해야 하는 상황이 발생합니다. 그래서 전쟁이라는 표현을 썼네요 ㅠㅠ 
   • 기구설계 TOOL은 엄청 많습니다. 별도로 언급하지는 않겠습니다.
4. [Step-4] 회로설계
   • System도가 작성이 되면 회로 설계자 입장에서는 Input과 Output에 대한 정의가 완료되었기 때문에 이를 토대로 구체적인 회로 설계에 들어가게 됩니다.
   • 입력회로, 출력회로를 어떻게 설계할 것인지 결정하고 마이컴이 들어가야 하는 제품에는 입출력 개수와 어떤 성능이 필요한지 확인 후 마이컴 사양을 결정합니다. 마이컴 사양이란 메모리, 입출력 포트수, PWM, ADC, I2C, SPI, UART, LIN, CAN 등등 요구사양에 최적화 된 마이컴을 찾는거죠
   • 개략적인 회로설계가 완료되면 요구되는 제품의 평가 사양에 맞춰서 추가적인 보호회로 설계를 하게 됩니다. 정전기 보호 설계를 한다던가 외부에서 유입되는 서지라던가 노이즈를 필터링 할 수 있도록 추가 회로를 넣어주기도 하지요. 가장 어려운 부분은 EMC(전자파)평가에 통과하기 위해서 추가 회로를 넣어주는 설계가 필요한데 이건 Case By Case이기 때문에 다년간의 경험이 없다면 이해하기도 어려운 부분입니다.
   • 마이컴이 들어가는 설계라면 마이컴이 동작 될 수 있도록 설계를 해 줘야합니다. 그래야만 다음단계인 소프트웨어 설계자들이 설계가 가능하거든요. 이걸 Port-Map작성이라고 합니다. 마이컴의 각 핀의 역할과 마이컴의 어떤 포트에 어떤 입력이 들어오면 어떤 출력을 내보내라... 이 포트는 입력핀/출력핀/아날로그핀/PWM핀/통신핀/다운로드핀/전원핀 등등으로 사용할 거다 라는 정의를 내리는 문서를 만들게 됩니다.
   • 회로설계 TOOL도 많기 때문에 별도로 언급하지 않겠습니다만, 저흰 Eagle CAD를 사용해서 설계하는 과정을 보여드리겠습니다.
5. [Step-5] PCB 설계
   • 회로설계가 완성이 된다면 완성된 회로도를 가지고 PCB설계를 하게 됩니다.
   • 그냥 기능평가를 하는 PCB설계라면 대충하면 되지만, 제품양산을 목적으로 하게 된다면 조립성 및  EMC평가까지 염두해 두고 설계를 해야 합니다.
   • PCB설계 TOOL도 여러가지가 있는데 저흰 Eagle CAD로 진행할 예정입니다.
6. [Step-6] 소프트 설계
   • 회로설계자가 작성해준 PORT MAP을 보고 소프트 설계를 진행합니다.
   • 소프트웨어 개발 TOOL도 여러가지가 있는데 별도로 다루지 않겠습니다.
7. [Step-7]  제품평가
   • 모든 설계가 끝났다면 제품 평가에 들어갑니다.
   • 제품평가는 먼저 제대로 동작하는지에 대한 기능성평가가 이루어지고 이후 제품판매를 위해 요구되는 평가사양이 있습니다. 평가사양에 따라 평가를 진행하고 NG가 발생하면 설계를 수정해 가면서 대처하면 되지요.
8. [Step-8] 판매
   • 이제는 만들어진 제품을 판매만 하면 됩니다.

 

여기까지가 제품의 개발 Flow라고 보시면 되구요

저흰 제품 기획 - 시스템도 작성 - 회로도 작성 - PCB 제작까지만 다루어 보도록 하겠습니다.

 

아주 쉬운 설계부터 시작할 예정이니 천천히 잘 따라오시면 됩니다.

그럼 다음에 뵐계요~~

2023.06.21 - [회로설계] - 이글캐드를 활용한 회로설계 (PART-2)

이글캐드를 활용한 회로설계 (PART-2)