코드가 맞아도 전원·핀·배치가 틀리면 같은 시스템이 아니다
M26.02에서 제어 요청과 driver/전력을 분리했다. 이번에는 그 경계를 회로·PCB로 옮긴다. 신호 이름이 같아도 논리 전압이 안 맞을 수 있고, 회로 연결이 맞아도 실제 커넥터의 핀 번호/보는 방향이 달라질 수 있다. 설계 규칙 검사를 통과했다고 전원·열·시동/통신 성능까지 검증된 것은 아니다.
회로도(schematic)는 어떤 부품의 어떤 핀을 연결하는지 나타내는 논리 표현이다. symbol은 회로 기호/핀, net은 전기적으로 이어지는 연결 묶음이다. footprint는 실제 부품이 실장될 PCB의 pad/치수·형상이다. PCB 배치는 부품 위치/방향·구리 배선/층·복귀 경로를 정한다. 같은 net이라도 실제 경로/길이·면적/주변 배치에 따라 전기적 동작이 달라질 수 있다.
이 단위의 B-C/H-C는 자체 가상 보드 검토 자료다. 연결표/수치와 '검사0' 가정으로 결함을 찾으며 실제 KiCad 파일/보드·검사 로그를 제공하거나 실행한 것이 아니다. 실제 제작/배선/전원 인가를 하지 않고 검토 판정까지가 기본 활동이다.
먼저 제공 연결표에서 전력과 신호의 경계를 읽는다
가상 입력 전원은12V/정해진 공급 한도2A다. 모터 driver의 전력VM과 논리 전원VIO는 별도이며 VIO/MCU/센서는3.3V라고 준다. 최초 전원 후보는12→3.3V 선형 레귤레이터(LDO)다. 표는 연결 관계만 뜻하며 실제 부품·보호 회로·배치/전류 경로를 완성한 회로가 아니다.
그림 M26.03-1. 실제 배선도가 아닌 검토 항목의 관계도다. 제공 가상 연결표의 결함을 분석하는 범위이며 이 그림으로 보드 제작·전원 인가를 승인하지 않는다. 직접 제작.
| net | 제공 연결/의미 |
|---|---|
| VM | 입력J1의회로핀1 → driver전력·레귤레이터입력 |
| 3V3 | 레귤레이터출력 → MCU/센서전원·driver VIO·I2C pullup |
| GND | J1의회로핀2·driver/레귤레이터·MCU/센서의공통기준 |
| SDA/SCL | MCU↔센서 open-drain·각선의pullup은초기10kΩ |
| PWM/DIR | MCU 논리출력 → driver 논리입력 |
| OUT-A/B | driver 전력출력 → 모터커넥터 |
VM/3V3나 OUT/PWM의 이름을 섞으면 전력/논리 경계가 사라진다. 실제 부품의 전원/논리 입력 범위·pin map·정상/고장/기동 시 출력, 보호·역극성/과도/전류 제한 등은 HSI의 별도 확인 항목이다. 표에 없다고 불필요한 기능으로 간주하지 않는다.
공통 GND net이 있다는 사실도 모터의 큰 스위칭 전류가 센서 기준점에 어떤 영향을 주는지 설명하지 못한다. 큰 전류의 왕복 경로·driver 주변의 전원/복귀 루프·센서/논리의 기준과 신호 경로를 함께 검토한다. 근거 없이 ground를 여러 조각으로 나누거나 한 선으로만 연결하면 자동 해결된다는 규칙을 만들지 않는다.
전원 평균값과 시동/정지전류·열 예산을 구분한다
제공 모터 전류는 정상1A, 특정 시동/부하 조건의 peak3A다. LDO 출력의 논리 부하는0.12A이며 입력/출력 전류가 같다고 근사하고 대기전류는 제외한다. 동시에 peak가 나타나면 입력 요구3+0.12=3.12A로 공급 한도2A를 넘는다. 정상 평균만 보고1.12A라 통과시키면 이 제공 조건을 누락한다.
peak의 지속 시간·반복/케이블·보호/전류 제한·전압 강하와 공급 장치의 과도 특성을 추가로 확인해야 한다. 여기서 어떤 배터리/퓨즈·driver를 구매하거나 정격 하나로 선택하지 않는다. 제공 예제는 부족 판정이며 실제 전원 선정/검증이 아니다.
전력은P=VI이고 선형 레귤레이터의 손실 근사는(입력전압-출력전압)×부하전류다.12→3.3V/0.12A면8.7×0.12=1.044W다. 가상 부품의 제공 조건에서 허용 손실0.6W를 넘는다. 이0.6W는 실제 제품 정격이 아니며 실제 열 검토에는 주변/접합 온도·패키지/구리/열저항·부하/과도가 필요하다.
별도 비교 모형에서 buck 효율80%라면 출력 전력0.396W, 입력 전력0.495W,12V 입력 전류0.04125A다. 효율/대기/과도·리플/레이아웃을 포함한 실제 검증 결과는 아니다. 이 계산만으로 공급 한도 문제도 해결되지 않는다. 모터peak3A와 더하면3.04125A로 여전히2A를 넘는다. 변환기를 바꾸는 것과 전체 전원 요구를 충족하는 것은 별개다.
논리1/0과 입력 허용 범위를 따로 비교한다
가상 MCU 출력 보장은 주어진 부하 조건에서 VOH,min=2.7V/VOL,max=0.3V다. driver의 입력 기준은 VIH,min=2.0V/VIL,max=0.8V이며 논리 입력 동작 상한은3.6V라고 준다. 높은 쪽 여유는2.7-2.0=0.7V, 낮은 쪽은0.8-0.3=0.5V다. 이 수치 비교와 실제 노이즈/시퀀스·온도/부하/전원 공차 검증은 구분한다.
I2C pullup을 실수로5V에 연결하면 입력 상한3.6V를 넘는다. 신호가HIGH로 읽혔다는 사실로 허용 전압 위반을 덮지 않는다. 실제 부품의 동작 범위·입력/출력 보장·절대최대/전류·무전원 핀 조건도 대조해야 하며 절대최대 정격은 정상 동작 목표가 아니다.
I2C pullup은 작아도 커도 문제가 될 수 있다
M04.04의 I2C open-drain에서 pullup은 선을HIGH로 올리며 LOW일 때는 대상이 전류를 받아야 한다. 저항을 크게 하면 전류는 줄지만 부하 정전용량과의 상승이 느려지고, 너무 작으면 LOW 유지에 필요한 전류가 커진다.
TI SLVA689A의 계산 관계를 참고한다. 이 예제는V=3.3V, VOL최대0.4V, IOL=3mA, 선별 부하Cb=200pF, Standard-mode의 상승시간 한도1µs다. 상승시간tr은 전압30%→70%의 양의 시간차다. 저항R은Ω, 정전용량Cb는F, 시간tr은s로 계산한다.200pF=200×10⁻¹²F,1µs=10⁻⁶s다. 각 값은 제공 입력이며 실제 케이블/커넥터·프로브/병렬 모듈의 측정 결과가 아니다.
하한은(3.3-0.4)/0.003≈966.667Ω, 상한은1µs/(0.8473×200pF)≈5901.098Ω다.10kΩ이면tr≈1.6946µs로 한도 밖이다.4.7kΩ이면 약0.796462µs이며 LOW 전류 근사(3.3-0.4)/4700≈0.617mA로 이 제공 모형의 상하한 안이다. 이 전류 지표는 VOL=0.4V를 넣은 계산이며 실제 전류 측정/최대 전류 보장이 아니다. 따라서 원래10kΩ 후보의 계산상 결함을 찾을 수 있다.
이 결과를 모든 I2C에4.7kΩ을 쓰라는 규칙으로 바꾸지 않는다. 저항/전압 공차·각 장치의 sink/threshold·실제Cb·파형/속도·여러pullup과 모드를 확인해야 한다. 같은4.7kΩ이 다섯 모듈에 각각 달려 병렬이면 합성940Ω, 전류 약3.085mA로 이 예제 하한/3mA 조건 밖이다. 이것은 제공된 LOW 보장 조건을 벗어났다는 판정이며 실제 고장/손상을 확정한 것은 아니다. 부품 하나를 바꾼 뒤에도 전체 연결을 다시 계산하는 이유다.
KiCad에서는 프로젝트·회로·물리 pad를 같은 형상으로 관리한다
KiCad9.0 Getting Started는 프로젝트 안의 회로와 PCB를 연결하는 작업 흐름을 설명한다. 여기서는9.0 문서(확인 당시9.0.9 기준)를 읽는 수준이며 최신 버전과 동일하다고 가정하지 않는다. Ubuntu24.04 기본 경로는 설치 없이 이 연결표를 분석한다. 선택 GUI 학습은 설치 버전/공식 지원 환경과 라이브러리를 기록하고 해당 버전 문서를 대조한다.
| 순서 | 할 일/확인할 결과 |
|---|---|
| 1 프로젝트 | 요구/HSI개정과 .kicad_pro·회로/PCB·라이브러리/규칙을 묶음으로 관리 |
| 2 회로 | symbol핀·net/전원·접속/미접속·정격/주체를 검토. 선이 닿아 보인다는 것과 실제 net 연결을 구분 |
| 3 핀/검사 | 부품 문서의 pin 번호·footprint pad와 대조하고 ERC 결과/예외 근거를 남김 |
| 4 PCB 동기화 | Tools → Update PCB from Schematic(F8)의 변경 목록을 확인해 PCB에 반영 |
| 5 배치/배선 | 외형/기구·부품 위치와 전원/복귀·신호 경로/규칙을 검토하며 배선 |
| 6 재검토 | DRC와 회로/PCB일치·정격/핀/전력·형상/미확인을 함께 판정 |
회로를 수정한 뒤 PCB가 자동으로 모두 같은 상태라고 가정하지 않는다. Schematic Editor 문서와 맞춰 symbol 속성/핀의 의미를 확인하고, 실제 footprint의 pad 번호·부품을 보는 방향·실장 면·크기/간격을 제조사 도면과 대조한다.
제공 커넥터 도면은 실제pin1=GND/pin2=VM인데 현재 가상 symbol은pin1=VM/pin2=GND라고 준다. 선 이름이 맞아 보여도 이 매핑은 충돌한다. 단순히 그림을 돌려 해결됐다고 하지 말고 실제 도면의 기준 방향/번호와 symbol/footprint/배선·케이블을 일치시킨 뒤 회로→PCB 변경과 관련 검사를 다시 확인해야 한다. 아직 실제 부품/파일이 없으므로 여기서는 수정 필요/BLOCKED로 남긴다.
ERC/DRC가 보는 것과 보지 못하는 것을 나눈다
ERC(Electrical Rules Check)는 선언된 핀/접속 규칙의 문제를 찾는다. 이것이 전원 용량·열·부품의 실제 pin map/파형 성능까지 보장하지는 않는다. power input 미구동 메시지를 없애려고 PWR_FLAG를 붙이면 도구에 전원 공급을 선언할 수 있지만 실제 전원이 생기는 것은 아니다. 출처/연결을 확인하고 필요한 선언만 사용한다. 경고 제외는 해결과 구분하고 이유/영향을 기록한다.
PCB Editor 문서의 DRC(Design Rules Check)는 설정한 간격/배선·미접속/회로 일치 같은 규칙을 확인하는 도구다. 제조 능력/층 구성과 net별 폭/간격 조건을 먼저 설정해야 한다. 기본 규칙이나 단순히 굵어 보이는 배선이 실제 전류·온도 상승/과도·EMI에 충분하다는 뜻은 아니다.
외형은Edge.Cuts의 유효한 닫힌 형상, pad/실장·장착 공간과 연결한다. 전원 decoupling/driver 주변 루프·전류 경로와 민감 센서의 배치, 부품 높이/기구 간섭도 별도 검토한다.3D 화면이 그럴듯하다는 이유로 열/배선·실제 조립이 맞다고 확정하지 않는다. 세부 기구/공차는 M26.04로 연결한다.
'검사0'인 가상 요약에서도 보드는 보류할 수 있다
제공 가정은 'ERC0/DRC0'이다. 실제 KiCad 실행 로그가 아니다. 이 요약만 보고 제작/전원 인가 승인으로 바꾸지 않는다. 검토표에는 다음 결함이 남는다.
| 항목 | 제공 자료의 판정 |
|---|---|
| 전원 | peak3.12A>2A. 과도/제한·공급 요구 재검토 |
| 열 | LDO1.044W>가상허용0.6W. 변환/열 요구 재검토 |
| 신호 | 초기10kΩ의상승시간 초과. 후보/병렬·실제파형 검토 |
| 핀 | 커넥터의symbol/실제번호 충돌. 도면/라이브러리 대조 |
| 미확인 | 실부품/보호·decoupling·폭/전류/열·실측파형·조립 검증 없음 |
따라서 가상 보드 판정은BLOCKED/수정·추가 근거 필요다. 어떤 규칙/원본·단위/조건을 보고 누가 보류했는지 남긴다. 계산상 후보가 하나 맞아도 다른 결함을 모두 통과로 바꾸지 않는다.
다음 기구/통합 검토로 넘긴다
M26.01의 형상 묶음에 요구/HSI·부품/회로·라이브러리/footprint·PCB/규칙·검토 결과와 예외/미확인을 연결한다. 실제 검사를 수행한 경우 도구/버전·원본/산출물 지문·날짜/조건을 남겨야 한다. 종이 계산을 실제 ERC/DRC나 계측/제조 검증으로 표시하지 않는다.
기존 6장 재현/실증과 연결하되 기본 완료는 이 제공 검토 자료의 결함/경계와 수정 후 재검토 대상을 설명한 상태다. 실제 KiCad 작성/제조 출력·보드/모터 실증과는 별도다. 다음 단위에서 무게중심/조립·공차와 전기/기구 인터페이스를 연결한다.