عادة ما يكون الحد من مخاطر سلسلة التوريد أولوية منخفضة عند بدء مشروع جديد. غالبًا ما تأخذ عملية شراء الأجهزة مقعدًا خلفيًا لتحقيق أهداف مثل تنفيذ ميزة جديدة ، وتحسينها الدارة الكهربائية الدقة أو الدقة أو زيادة عمر البطارية.
ولكن مع بعض الإبداع والتفكير المستقبلي ، يكون تقليل مخاطر سلسلة التوريد ممكنًا أثناء اختيار الجهاز ، وعند العمل على المخططات والتخطيط قبل إنشاء فاتورة المواد النهائية (BOM). من خلال تحديد المكونات في الحزم التي تعمل في تخطيط بصمة مزدوجة ، يمكنك إضافة المزيد من المرونة إلى سلسلة التوريد وتقليل المخاطر عن طريق زيادة عدد الأجهزة التي يمكن استخدامها في تصميم دائرة معينة.
اختيار جهاز بصمة مزدوجة
على الرغم من أن هذا المفهوم ينطبق على العديد من الأنواع المختلفة من الأجهزة وحزم الأجهزة، إلا أنني سأستكشف في هذه المقالة مفهوم البصمة المزدوجة الذي يستفيد من خطي منخفض التسرب منظم (LDO) في مخطط صغير الترانزستور (SOT-23) وحزم مخطط تفصيلي صغير جدًا بدون رصاص (X2SON). نظرًا لأن X2SON صغير بما يكفي ليلائم مساحة SOT-23 ، يمكنك مضاعفة عدد المكونات التي يدعمها نفس تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) دون زيادة الحجم المادي للتصميم.
يمكن أن تعمل الحزم الأخرى المتعددة في تخطيط مزدوج دون شغل مساحة أكبر على اللوحة. ومع ذلك ، إذا كان هناك مساحة كبيرة على PCB ، فمن الممكن دائمًا وضع بصمتين جنبًا إلى جنب بدلاً من وضعها فوق بعضهما البعض.
في هذا المثال ، لنفترض أن النظام يتم تشغيله من مصدر 5-V ويحتاج إلى توفير 3.3 فولت إلى حد أقصى للحمل يبلغ 100 مللي أمبير للحفاظ على أقل طاقة استعداد ممكنة. لنفترض أيضًا أنك ستستخدم جهازًا خارجيًا ، مثل متحكم دقيق ، لتعطيل LDO باستخدام دبوس تمكين (EN). من أجل تصميم مرونة سلسلة التوريد ، من الضروري التفكير في طرق مختلفة لحل متطلبات تصميم معينة باستخدام أكبر عدد ممكن من الأجهزة. سأستكشف ثلاث طرق مختلفة يمكن استخدامها لتحسين مرونة سلسلة التوريد لهذا التصميم.
أولاً ، ضع في اعتبارك الأنواع المختلفة من الأجهزة التي يمكن أن تعمل في النظام. إذا قمت بتحديد جهاز إخراج ثابت ، فهل هناك جهاز له نفس البصمة وله خرج قابل للتعديل؟ TLV755P و TLV758P من شركة Texas Instruments (TI) ، كما هو موضح في الشكل 1، هي أمثلة جيدة على LDOs المتوافقة مع الخرج الثابت والقابل للتعديل تقريبًا من طرف إلى طرف في حزمة SOT-23.
الشكل 1: pinouts TLV755P (يسار) و TLV758P (يمين) (المصدر: Texas Instruments) انقر للحصول على صورة أكبر.
الدبوس رقم 4 غير متصل (NC) على TLV755P ذو الخرج الثابت ، ولكن سيتم توصيله بـ المقاوم مقسم لضبط جهد الخرج على TLV758P باستخدام المعادلة 1. من خلال إضافة آثار أقدام لمقاومات التغذية الراجعة ، يمكن للتصميم أن يدعم دائرتين متكاملتين مختلفتين (ICs) بدلاً من دائرة واحدة فقط.
ثانيًا ، فكر فيما إذا كان الجهاز المحدد يأتي في حزم متعددة. في هذا المثال ، دعنا نركز على تقليل مقدار استهلاك الطاقة في النظام أثناء التشغيل وإيقاف التشغيل عن طريق تحديد عائلة TPS25A7 الحالية الهادئة TPS02A7 الخاصة بـ TI. تؤكد ورقة البيانات TPS02A1 أن حزمة X1SON مقاس 2 × 23 مم صغيرة بما يكفي لتلائم بين وسادات حزمة SOT-2 ، ويوضح مخطط pinout أنه من الممكن توجيه XXNUMXSON بحيث يمكنك توصيل VIN و VOUT من SOT-23 و X2SON معًا بطريقة تحافظ على تدفق التيار في نفس الاتجاه بغض النظر عن الحزمة التي تستخدمها في التصميم النهائي.
ثالثًا ، ضع في اعتبارك ما إذا كانت هناك أي أجزاء متوافقة من طرف إلى طرف مع أداء مشابه يمكنك استخدامه كبديل. TPS7A02 متوافق مع العديد من TI LDOs الأخرى ، مثل TPS7A03 و TPS7A05. من خلال دمج ممارسة البصمة المزدوجة وإيجاد بدائل من طرف إلى طرف تفي بمتطلبات النظام ، يمكن لتصميمك الآن دعم ستة LDOs مختلفة بدلاً من واحد ، مما يساعد على تقليل مخاطر سلسلة التوريد.
مثال تخطيطي وتخطيطي
على غرار أي تخطيطي حيث لم تقم بتثبيت مقاومات أو مكثفات (DNI) لتمكين متغيرات دارة متعددة على نفس ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يتم رسم المرحلتين بالتوازي ، كما هو موضح في الشكل 2. وفقًا لممارسة DNI القياسية ، يتم ملء جهاز واحد فقط على ثنائي الفينيل متعدد الكلور المجمع.
توصي ورقة البيانات بإدخال سيراميك اسمي يبلغ 1 ميكروفاراد مكثف ومكثف خرج اسمي 1 ميكروفاراد مع سعة دنيا فعالة تبلغ 0.5 ميكروفاراد مطلوبة لتحقيق الاستقرار. في حزمة SOT-23، يمكنك ترك دبوس NC عائمًا أو مربوطًا بالأرض (GND). في هذا المثال، ربط طرف NC بـ GND يوفر طبقة أرضية علوية أكثر استمرارية ويحتوي على الحد الأدنى من القواطع بين مكثف الإدخال GND، وIC GND ومكثف الخرج GND.
الشكل 2: مثال تخطيطي مزدوج البصمة (المصدر: Texas Instruments)
كما هو مبين في الشكل 3، يمكن أن تناسب حزمة X2SON بين الدبوس رقم 1 والدبوس رقم 5 (V.IN و VOUT) من حزمة SOT-23. توجيه حزمة X2SON بحيث يتدفق التيار من V.IN إلى الخامسOUT هو نفسه في أي من المتغيرين يضيف فعليًا أي مساحة إلى البصمة الإجمالية بسبب حجم الحزمة الصغير 1 × 1 مم.
الشكل 3: مثال تخطيط لحزم TPS7A02 SOT-23 و X2SON ذات البصمة المزدوجة (المصدر: Texas Instruments)
الشكل 3 يُظهر لوحة من طبقتين مع فتحات أرضية متعددة ، ولكن يمكنك إضافة بصمة مكثف إخراج ثاني لتقليل منطقة حلقة الإخراج الحالية في علبة X2SON. يمكنك كسر إشارة LDO_EN بزوج من الفتحات وتشغيل أثر واحد على الطبقة السفلية إلى مصدر آخر للتحكم في تسلسل الطاقة إذا لزم الأمر. تنتهي المساحة الإجمالية للحل بحوالي 4 × 7 مم عند استخدام 0603 مكثفات الإدخال والإخراج ، كما هو موضح في أرقام شنومكس و شنومكس.
الشكل 4: نموذج ثلاثي الأبعاد لتكوين بصمة مزدوجة مع تثبيت كل حزمة (المصدر: Texas Instruments)
وفي الختام
من خلال النظر في حجم بصمة حزمة الجهاز والبدائل المتوافقة من طرف إلى طرف ، والتمتع بالمرونة لدعم متغيرات بناء متعددة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، من الممكن تقليل مخاطر سلسلة التوريد خلال المراحل الأولى من التصميم. بينما ركزت بشكل خاص على مرونة تصميم LDO ، يمكنك تطبيق نفس المبادئ على العديد من المكونات ، طالما أنك تلقي نظرة فاحصة على أحجام العبوات ودبابيس الأجهزة التي تختارها لتصميم معين.
حول شركة Texas Instruments