La réduction des risques liés à la chaîne d'approvisionnement n'est généralement pas une priorité lors du démarrage d'un nouveau projet. L'achat d'appareils passe souvent au second plan par rapport à des objectifs tels que la mise en œuvre d'une nouvelle fonctionnalité, l'amélioration circuit l'exactitude, la précision ou l'augmentation de la durée de vie de la batterie.
Mais avec un peu de créativité et de réflexion prospective, il est possible de minimiser les risques liés à la chaîne d'approvisionnement lors de la sélection des appareils et lors du travail sur les schémas et la mise en page avant de générer une nomenclature finale. En sélectionnant des composants dans des packages qui fonctionnent dans une disposition à double empreinte, vous pouvez ajouter plus de flexibilité à la chaîne d'approvisionnement et réduire les risques en augmentant le nombre de dispositifs pouvant être utilisés dans une conception de circuit donnée.
Sélection d'un appareil à double empreinte
Bien que ce concept s'applique à de nombreux types différents d'appareils et de packages d'appareils, dans cet article, j'explorerai le concept à double empreinte tirant parti d'un système linéaire à faible décrochage. régulateur (LDO) en petit contour Transistor (SOT-23) et packages sans plomb à contour extra-petit (X2SON). Parce que le X2SON est suffisamment petit pour tenir dans l'empreinte SOT-23, vous pouvez doubler le nombre de composants pris en charge par la même disposition de carte de circuit imprimé (PCB) sans augmenter la taille physique de la conception.
Plusieurs autres packages pourraient fonctionner dans une double disposition sans occuper plus d'espace sur la carte. Cependant, s'il y a beaucoup d'espace sur le PCB, il est toujours possible de mettre les deux empreintes côte à côte plutôt que de les placer l'une sur l'autre.
Pour cet exemple, supposons que le système est alimenté par une source de 5 V et doit fournir 3.3 V à une charge maximale de 100 mA pour maintenir la puissance de veille la plus faible possible. Supposons également que vous utiliserez un périphérique externe, comme un microcontrôleur, pour désactiver le LDO avec une broche d'activation (EN). Afin de concevoir pour la flexibilité de la chaîne d'approvisionnement, il est nécessaire de réfléchir à différentes manières de résoudre une exigence de conception spécifique avec autant d'appareils que possible. J'explorerai trois approches différentes qui peuvent être utilisées pour améliorer la flexibilité de la chaîne d'approvisionnement de cette conception.
Tout d'abord, considérez les différents types d'appareils qui pourraient fonctionner dans le système. Si vous sélectionnez un périphérique à sortie fixe, existe-t-il un périphérique avec une empreinte similaire qui a une sortie réglable ? Les TLV755P et TLV758P de Texas Instruments (TI), illustrés dans Figure 1, sont de bons exemples de LDO à sortie fixe et réglable presque compatibles broche à broche dans un boîtier SOT-23.
Figure 1 : Brochages du TLV755P (gauche) et du TLV758P (droite) (Source : Texas Instruments) Cliquez pour agrandir l'image.
La broche n° 4 n'est pas connectée (NF) sur le TLV755P à sortie fixe, mais serait connectée à un Resistor diviseur pour régler la tension de sortie sur le TLV758P à l'aide de l'équation 1. En ajoutant des empreintes pour les résistances de rétroaction, la conception peut prendre en charge deux circuits intégrés (CI) différents au lieu d'un seul.
Deuxièmement, demandez-vous si l'appareil sélectionné est disponible en plusieurs packages. Pour cet exemple, concentrons-nous sur la réduction de la consommation électrique du système lors de la mise sous tension et de l'arrêt en sélectionnant la famille de LDO TPS25A7 à courant de repos 02 nA de TI. La fiche technique du TPS7A02 confirme que le boîtier X1SON 1 × 2 mm est suffisamment petit pour tenir entre les plots du boîtier SOT-23, et le schéma de brochage montre qu'il est possible d'orienter le X2SON de manière à pouvoir connecter le VIN Et VARCHIVER du SOT-23 et du X2SON ensemble de manière à maintenir le courant dans le même sens, quel que soit le boîtier que vous utilisez dans la conception finale.
Troisièmement, déterminez s'il existe des pièces compatibles broche à broche avec des performances similaires que vous pourriez utiliser comme alternatives. Le TPS7A02 est compatible broche à broche avec plusieurs autres LDO TI, tels que le TPS7A03 et le TPS7A05. En incorporant la pratique de la double empreinte et en trouvant des alternatives broche à broche qui répondent aux exigences du système, votre conception peut désormais prendre en charge six LDO différents au lieu d'un, contribuant ainsi à réduire les risques liés à la chaîne d'approvisionnement.
Exemple de schéma et de mise en page
Semblable à tout schéma où vous n'avez pas installé de résistances ou de condensateurs (DNI) pour activer plusieurs variantes de circuit sur le même PCB, les deux circuits intégrés sont dessinés en parallèle, comme indiqué dans Figure 2. Conformément à la pratique DNI standard, un seul appareil est installé sur le PCB assemblé.
La fiche technique recommande une entrée céramique nominale de 1 µF condensateur et un condensateur de sortie nominal de 1 µF avec une capacité minimale effective de 0.5 µF requise pour la stabilité. Sur le boîtier SOT-23, vous pouvez laisser la broche NC flottante ou reliée à la terre (GND). Dans cet exemple, relier la broche NC à GND fournit une couche de masse supérieure plus continue et présente des découpes minimales entre le condensateur d'entrée GND, l'IC GND et le condensateur de sortie GND.
Figure 2 : Exemple de schéma à double empreinte (Source : Texas Instruments)
Comme représenté sur la Figure 3, le package X2SON peut s'adapter entre la broche n ° 1 et la broche n ° 5 (VIN Et VARCHIVER) du package SOT-23. Orienter le package X2SON de telle sorte que le courant passe de VIN à VARCHIVER est le même dans les deux variantes n'ajoute pratiquement aucune zone à l'encombrement global en raison de la petite taille du boîtier de 1 × 1 mm.
Figure 3 : Exemple de disposition des packages TPS7A02 SOT-23 et X2SON à double empreinte (Source : Texas Instruments)
Figure 3 montre une carte à deux couches avec plusieurs vias de terre, mais vous pouvez ajouter une deuxième empreinte de condensateur de sortie pour réduire la zone de boucle de courant de sortie dans le boîtier X2SON. Vous pouvez casser le signal LDO_EN avec une paire de vias et exécuter une trace sur la couche inférieure vers une autre source pour contrôler le séquençage de l'alimentation si nécessaire. La zone de taille totale de la solution finit par être d'environ 4 × 7 mm lors de l'utilisation des condensateurs d'entrée et de sortie 0603, comme indiqué dans Les figures 3 et 4.
Figure 4 : Modèle 3D d'une configuration à double empreinte avec chaque package installé (Source : Texas Instruments)
Conclusion
En tenant compte de la taille de l'encombrement du boîtier de l'appareil et des alternatives compatibles broche à broche, et en ayant la flexibilité de prendre en charge plusieurs variantes de construction de PCB, il est possible de réduire le risque de la chaîne d'approvisionnement au cours des premières étapes d'une conception. Bien que je me sois concentré spécifiquement sur la flexibilité de conception LDO, vous pouvez appliquer les mêmes principes à de nombreux composants, à condition de porter un regard critique sur les tailles de boîtier et le brochage des appareils que vous sélectionnez pour une conception donnée.
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