چگونه می‌‌توان یک قطعه الکترونیکی معادل را پیدا کرد؟

طراحانی که باید یک برد الکترونیکی متشکل از چندین قطعه الکترونیکی را به تولید انبوه برسانند، با چالش‌های تأمین قطعات آشنا هستند. لحظه‌ای را تصور کنید که در حال سفارش قطعات محصول خود از فروشگاه‌ها یا تولیدکننده‌های قطعات الکترونیکی هستید و ناگهان با موجودی ناکافی یا عدم موجودی برخی از قطعات مواجه می‌شوید. این لحظه یکی از چالش‌برانگیزترین لحظه‌ها برای یک تیم طراحی است، به خصوص زمانی که برد به طور کامل طراحی و در مرحله مونتاژ باشد، در این شرایط تیم طراحی باید راهی برای جایگزینی قطعه مورد نظر با یک قطعه الکترونیکی معادل پیدا کند.

در اینگونه مواقع باید بدانید که چطور می‌توانید قطعه الکترونیکی معادل مورد نیازتان را پیدا کنید. خوشبختانه روش‌هایی وجود دارد که ریسک طراحی مجدد را کاهش می‌دهد. همچنین روش‌هایی وجود دارد که به کمک آن­ها می‌توانید قبل از تولید انبوه، برای قطعه الکترونیکی ناموجود برد خود یک قطعه جایگزین پیدا کنید.

در این مقاله دلایل نیاز به جایگزین کردن قطعات را که ممکن است هر طراح در طول روند طراحی یا تولید با آن روبه رو شود، بررسی می­کنیم. همچنین شما را با ساده­‌ترین راه پیدا کردن قطعات مشابه هم آشنا خواهیم کرد.

چرا ممکن است به مشابه یک قطعه الکترونیکی نیاز پیدا کنیم؟

وقتی که یک مدار الکترونیکی طراحی می‌شود، قطعات به کار رفته در آن با شماتیک و فوت پرینت مربوطه بر روی برد مدار چاپی مشخص می‌شوند. هر نوع نماد شماتیک قطعات، دارای پارت نامبر منحصربه‌فردی است که آن­ها را از دیگر نمادهای مشابه متمایز می­کند، مانند دو مقاومت با دو مقدار متفاوت. پارت نامبر یک قطعه نوع و مقدار آن قطعه را مشخص می‌کند و در لیست قطعات برد یا همان (BOM) Bill of Materials  ثبت می‌شوند تا قطعات به درستی برای مونتاژ برد خریداری شوند. زمانی که یک قطعه از برد با قطعه‌­ی دیگری جایگزین می­‌شود، شماتیک آن باید متناسب با مشخصات قطعه جدید تغییر داده شود. از طرفی اگر پکیج قطعه جدید متفاوت از قطعه قبل باشد، فوت پرینت آن نیز باید تغییر داده شود.

گاهی بنا به دلایلی نیاز است برخی از قطعات در طول فرآیند طراحی و مونتاژ با قطعه دیگری جایگزین شوند. برخی از این دلایل در ادامه بیان شده است:

• مشکلات طراحی: چالش‌هایی که در طی مراحل تولید به وجود می‌آیند طراح را مجبور به جایگزین کردن برخی از قطعات می‌کنند. این چالش‌ها ممکن است به عملکرد برد یا نحوه تولید آن مربوط باشند. جایگزین کردن یک قطعه می‌تواند به سادگی تغییر مقدار آن قطعه و یا به پیچیدگی جایگزین کردن آن با یک قطعه جدید و طراحی مجدد مدار باشد.

• در دسترس نبودن قطعه: در طی فرآیند تولید ممکن است یک قطعه به دلایلی در دسترس نباشد، ازجمله اینکه:
• یک تولیدکننده دیگر تمام موجودی یک قطعه خاص را خریداری کرده­است.
• زمان تامین قطعات برای انجام پروژه بسیار محدود است.
• تولیدکننده قطعه قادر به تآمین تعداد مورد تقاضا نیست.
• قطعه به نفع قطعه متداول‌تر با عملکرد مشابه از بازار کنار رفته‌­است.
• مشخص شده است که قطعه دارای نقص است.
• تولیدکننده به دلایل تجاری این قطعه را از بازار حذف کرده‌­است.

• هزینه: ممکن است قطعات برای کاهش هزینه‌های تولید برد با قطعات ارزان‌تر جایگزین شوند. اگر قیمت قطعه­‌ای به طور ناگهانی افزایش پیدا کند، گاهی به صرفه است که برد دوباره طراحی شود و با قطعه‌­ای ارزان‌تر جایگزین شود. باید به این نکته توجه داشت که درستی عملکرد طراحی جدید به ارزیابی مجدد نیاز دارد.  

مقایسه سه اصطلاح  Alternatives ،Equivalent و Drop-In Replacement

نکته‌ی مهمی که در انتخاب قطعات باید به آن توجه کرد این است که تمام قطعات “معادل” ندارند؛ تنها باید آن­ها را با قطعات دیگری جایگزین کرد. حالت ایده آل این است که بتوان یک قطعه “جایگزین مشابه” را برای قطعه ناموجود پیدا کرد تا بتوان از یکسان بودن بیشتر ویژگی‌های آن‌ها اطمینان حاصل کرد. سه اصطلاح برای قطعه‌ای که می‌توان به جای قطعه ناموجود استفاده کرد وجود دارد که در ادامه هرکدام توضیح داده شده‌اند:

• قطعه معادل (Equivalent component): قطعه‌­ای که پارامترهای الکتریکی آن مشابه یا بسیار نزدیک به پارامترهای قطعه ناموجود است. قطعه معادل حتی می‌تواند نسخه‌ای از همان پارت نامبر قطعه موردنظر، اما با پکیج متفاوت یا ویژگی‌های اضافه‌تری باشد.

• قطعه جایگزین متفاوت (Alternative component) : قطعه­‌ی جایگزین ممکن است پارامترهای الکتریکی، شماتیک، فوت پرینت یا ویژگی‌های یکسانی با قطعه ناموجود نداشته باشد اما از لحاظ عملکرد می‌تواند به جای قطعه موردنظر در مدار استفاده شود.
• قطعه جایگزین مشابه (Drop-In Replacement) : جایگزین کردن قطعه­‌ای که دارای شماتیک، فوت پرینت و پین‌اوت یکسان با قطعه ناموجود است را اصطلاحاً جایگزینی Drop-In گویند.

زمانی که یک قطعه الکترونیکی در دسترس نیست، مطلوب­‌ترین کار پیدا کردن قطعه معادل یا جایگزین مشابه برای آن است. در این صورت نیازی به طراحی مجدد نیست. هر چند که تمام قطعات الکترونیکی دارای قطعه جایگزین با معادل نیستند. بنابراین باید قطعه دیگری را پیدا کرد که با وجود اینکه ممکن است پکیج و ویژگی‌های متفاوتی داشته باشد اما بتواند عملکرد موردنظر را ارائه دهد.

انواع قطعات معادل یا جایگزین

جدول زیر نشان می‌دهد که برای کدام نوع از قطعات الکترونیکی می‌توان انتظار پیدا شدن قطعه معادل یا جایگزین را داشت. همانطور که مشاهده می‌شود تمام قطعات الکترونیکی دارای قطعه معادل یا جایگزین نیستند (مانند یک سری از آی‌سی‌ها با پکیج خاص) و برای جایگزین کردن آن‌ها باید طراحی را دوباره انجام داد.

قطعات پسیو	معمولاً می‌توان یک قطعه معادل با اندازه پکیج متفاوت یا یک قطعه جایگزین مشابه از یک تولیدکننده دیگر را برای قطعات پسیو پیدا کرد. در مواقعی که قطعه جایگزین پیدا نشود، می‌توان با سری یا موازی کردن چند قطعه پسیو موجود به مقدار قطعه موردنظر رسید.
ترانزیستور	به دلیل استفاده رایج از ترانزیستورها، می‌توان معادل آن‌ها با پکیج یا فوت پرینت متفاوت را پیدا کرد. هم‌چنین می‌توان آن‌ها را با قطعه‌ای با پکیج یا فوت پرینت یکسان و ویژگی‌های الکتریکی بهتری جایگزین کرد.
نیمه‌هادی (دیود، یکسوسازها و …)	با این قطعات می‌توان مثل قطعات پسیو رفتار کرد. زیرا آن‌ها هم از دسته قطعات رایج هستند و انواعی از آن‌ها در پکیج‌های استاندارد و از تولیدکننده‌های مختلف در بازار موجود است.
آی‌سی متداول	این قطعات شامل آی‌سی‌هایی یا تعداد پایه کم، مانند رگولاتورها، یکسوسازها، تقویت‌کننده‌ها و … هستند. این قطعات پکیج استانداردی دارند و معمولاً جایگزین مشابهی از تولیدکننده‌های مختلف برای آن­ها موجود است.
آی‌سی با پکیج استاندارد	این آی‌سی‌ها دارای عملکرد خاصی هستند و اغلب برای آن‌ها قطعه معادل یافت نمی‌شود. در برخی از مواقع می‌توان آن‌ها را با یک قطعه مشابه از همان تولیدکننده جایگزین کرد.
آی‌سی با پکیج خاص	معمولاً برای این آی‌سی‌ها نمی‌توان قطعه‌­ی معادل یا جایگزین مشابهی پیدا کرد. در این صورت تغییر این قطعات، تغییر طراحی را به همراه خواهد داشت.

برخی از قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها و المان‌های پسیو، بسیار رایج هستند و به راحتی می‌توان از تولیدکننده‌های دیگر قطعه جایگزین مشابهی برای آن‌ها پیدا کرد که تماما دارای ویژگی یکسان با قطعه ناموجود باشد. اما آی‌سی‌های خاص دارای جایگزین یکسان نیستند و باید مدار را دوباره طراحی کرد.  

برای مثال ماژول­‌های DDR SDRAM، ازجمله  Micron MT46V16M16CY-5B XIT:M، دارای فوت پرینت­‌های خاصی هستند که برای جایگزین کردن آن، نیاز به طراحی مجدد مدار است.

چگونه می­‌توانیم قطعات الکترونیکی معادل را پیدا کنیم؟

صرف­نظر از اینکه به چه دلیلی نیاز به یک قطعه الکترونیکی معادل دارید، روش‌هایی وجود دارد که می‌توانید به کمک آن‌ها قطعه معادل خود را پیدا و در طراحی خود استفاده کنید.

اولین گزینه برای جستجوی قطعات جایگزین، فهرست­‌های آنلاینی از قطعات تولیدکنندگان و توزیع­‌کنندگان است. این فهرست‌­ها اطلاعات به روزی در مورد طیف گسترده‌­ای از قطعات همراه با دیتاشیت آن­‌ها در اختیار شما قرار خواهند داد.

گزینه ی دیگر برای پیدا کردن یک قطعه معادل، استفاده از موتورهای جستجوی قطعات الکترونیکی است. موتور جستجو به شما این امکان را می‌دهد تا قطعات را براساس نام تولیدکننده، پارت‌نامبر، نوع قطعه و ویژگی‌های الکتریکی آن پیدا کنید. از جمله این موتورهای جستجو می­توان به سرویس­‌های کتابخانه CAD قطعات اشاره کرد. با این سرویس­‌ها شما می‌­توانید به شماتیک، فوت پرینت، مدل­‌های سه بعدی، دیتاشیت و … دسترسی پیدا کنید. این سرویس­‌ها نه تنها باعث صرفه­‌جویی در زمان شما می‌­شوند، بلکه دقیق‌­ترین مدل‌­های ارائه شده توسط تولیدکنندگان را در اختیار شما قرار خواهند داد.

 بهترین روش برای کار با موتور جستجو قطعات به این صورت است:

1. ابتدا قطعه جایگزین مشابهی را جستجو کنید.
2. چنانچه قطعه جایگزین مشابهی موجود نبود، با جستجو پارت نامبر قطعه ناموجود به دنبال نسخه‌ی دیگری از آن پارت نامبر بگردید.
3. اگر باز هم قطعه‌ای پیدا نشد، با جستجو بر اساس ویژگی‌های الکتریکی و نوع قطعه، یک قطعه معادل پیدا کنید.
4. به عنوان آخرین تلاش، جستجویی بر اساس نوع قطعه انجام دهید تا قطعات قابل جایگزین را بیابید.

در طول فرآیند جستجو، ممکن است قطعه‌ای را پیدا کنید که دارای ویژگی‎‌‌ها و پارامترهای الکتریکی بهتری است و می‌تواند عملکرد مدار شما را بهبود ببخشد. بهترین موتورهای جستجوی قطعات الکترونیکی، شماتیک، فوت پرینت و دیتاشیت قطعه را نیز ارائه می‌­دهند.

توجه: هنگام جایگزینی قطعات با یکدیگر، باید شکل ظاهری و عملکرد قطعه‌­ی جدید را در ارتباط با سایر المان‌­های طراحی در نظر بگیرید. حتی یک تغییر کوچک در عملکرد قطعه‌­ی جدید می­‌تواند مدار شما را تحت تأثیر قرار دهد یا یک تغییر فیزیکی کوچک می‌­تواند شما را مجبور به تغییر چیدمان قطعاتتان نماید.

معرفی یک موتور جستجوی قطعات

یکی از بهترین موتورهای جستجوی قطعات، سایت Octopart.com است که قطعات الکترونیکی، مکانیکی و صنعتی و همچنین تجهیزات اندازه‌گیری و ابزارآلات را در دسته‌های مختلف شامل می‌شود. محصولات هر دسته دارای پارامترهای یکسانی هستند که مقادیر آن‌ها مشخص شده و امکان فیلتر کردن هر پارامتر نیز وجود دارد. به عنوان مثال فرض کنید به دنبال یک آی سی درایور LED، 5 پایه و با پکیج SOT-23 هستیم که ولتاژ خروجی آن 36 ولت باشد. در صفحه اصلی سایت روی دسته ICها کلیک می‌کنیم، در این صفحه می‌توانیم برخی از سازنده‌های مربوط به این دسته و همچنین زیردسته‌های آن را ببینیم.

روی دسته Power management کلیک کرده و سپس LED Drivers را انتخاب می‌کنیم. همانطور که در تصویر زیر مشخص است، این دسته شامل بیش از 10 هزار آی‌سی است. برخی از پارامترهای این دسته را نیز مشاهده می‌کنیم.

حال می‌توانیم جستجویمان را با فیلتر کردن تعداد پایه و پکیج محدود کنیم. پس روی Number of Pins کلیک کرده و 5 را انتخاب می‌کنیم. ولتاژ خروجی و پکیج را نیز انتخاب می‌کنیم.

مشاهده می‌کنید که محدوده جستجو بسیار محدود شده و به 7 آی‌سی رسیده است. حال از بین این آی‌سی‌ها می‌توانیم با توجه به پارامترهای دیگری از جمله موجود بودن، قیمت و.. درایور مناسب را انتخاب کنیم.

همچنین با کلیک روی نام هر قطعه اطلاعات بیشتری از جمله توزیع‌کننده‌ها، مدل سه بعدی و فوت پرینت و مشخصات فنی کامل قطعه، به همراه دیتاشیت را مشاهده کنیم. در نهایت نیز خود سایت تعدادی قطعه مشابه به همراه مشخصات مهم آن‌ها نمایش می‌دهد. این سایت امکانات مفید دیگری از جمله ابزار تهیه BOM نیز دارد که پرداختن به آن‌ها از حوصله این مقاله خارج است. وبسایت‌های متعدد دیگری نیز وجود دارد که کار جستجوی قطعات را انجام می‌دهند و نحوه استفاده و امکانات آن‌ها تا حد زیادی با هم مشابه است.

امیدواریم از مطالعه این مقاله لذ برده‌باشید و از این به بعد به‌راحتی قطعه الکترونیکی معادل مورد نظرتان را پیدا کنید و پروژه‌های خود را به سرعت بیش‌تری پیش ببرید. ما مشتاقانه منتظر نظرات و پیشنهادات شما هستیم، پس آن‌ها را با ما در بخش دیدگاه در میان بگذارید.