Mengurangi risiko rantai pasokan biasanya merupakan prioritas rendah saat memulai proyek baru. Pengadaan perangkat sering kali mengabaikan tujuan seperti penerapan fitur baru, peningkatan sirkit akurasi, presisi, atau meningkatkan masa pakai baterai.
Tetapi dengan beberapa kreativitas dan pemikiran ke depan, meminimalkan risiko rantai pasokan dimungkinkan selama pemilihan perangkat, dan saat mengerjakan skema dan tata letak sebelum membuat tagihan akhir bahan (BOM). Dengan memilih komponen dalam paket yang berfungsi dalam tata letak tapak ganda, Anda dapat menambahkan lebih banyak fleksibilitas ke rantai pasokan dan mengurangi risiko dengan meningkatkan jumlah perangkat yang dapat digunakan dalam desain sirkuit tertentu.
Memilih perangkat dual-footprint
Meskipun konsep ini berlaku untuk berbagai jenis perangkat dan paket perangkat, dalam artikel ini saya akan mengeksplorasi konsep dual-footprint yang memanfaatkan jalur linear dengan tingkat putus sekolah yang rendah. pengatur (LDO) dalam garis kecil Transistor (SOT-23) dan paket ekstra kecil tanpa timbal (X2SON). Karena X2SON cukup kecil untuk muat di dalam footprint SOT-23, Anda dapat menggandakan jumlah komponen yang didukung oleh tata letak papan sirkuit cetak (PCB) yang sama tanpa meningkatkan ukuran fisik desain.
Beberapa paket lain dapat bekerja dalam tata letak ganda tanpa menghabiskan lebih banyak ruang papan. Namun, jika ada banyak ruang di PCB, selalu mungkin untuk meletakkan dua jejak kaki berdampingan daripada menempatkannya di atas satu sama lain.
Untuk contoh ini, mari kita asumsikan bahwa sistem diberi daya dari sumber 5-V dan perlu memasok 3.3 V ke beban maksimum 100 mA untuk mempertahankan daya siaga serendah mungkin. Anggap juga Anda akan menggunakan perangkat eksternal, seperti mikrokontroler, untuk menonaktifkan LDO dengan pin aktifkan (EN). Untuk merancang fleksibilitas rantai pasokan, perlu dipikirkan berbagai cara untuk menyelesaikan persyaratan desain tertentu dengan sebanyak mungkin perangkat. Saya akan mengeksplorasi tiga pendekatan berbeda yang dapat digunakan untuk meningkatkan fleksibilitas rantai pasokan dari desain ini.
Pertama, pertimbangkan berbagai jenis perangkat yang dapat bekerja dalam sistem. Jika Anda memilih perangkat keluaran tetap, apakah ada perangkat dengan jejak serupa yang memiliki keluaran yang dapat disesuaikan? TLV755P dan TLV758P dari Texas Instruments (TI), ditunjukkan pada Gambar 1, adalah contoh yang baik dari LDO tetap dan keluaran yang dapat disesuaikan hampir pin-to-pin yang kompatibel dalam paket SOT-23.
Gambar 1: Pinout TLV755P (kiri) dan TLV758P (kanan) (Sumber: Texas Instruments) Klik untuk gambar lebih besar.
Pin No. 4 tidak terhubung (NC) pada output tetap TLV755P, tetapi akan terhubung ke Penghambat pembagi untuk mengatur tegangan output pada TLV758P menggunakan Persamaan 1. Dengan menambahkan footprint untuk resistor umpan balik, desain dapat mendukung dua sirkuit terintegrasi (IC) yang berbeda, bukan hanya satu.
Kedua, pikirkan apakah perangkat yang dipilih hadir dalam beberapa paket. Untuk contoh ini, mari fokus pada pengurangan jumlah konsumsi daya dalam sistem selama daya hidup dan mati dengan memilih kelompok LDO 25-nA arus diam TPS7A02 TI. Lembar data TPS7A02 menegaskan bahwa paket X1SON 1 × 2-mm cukup kecil untuk muat di antara bantalan paket SOT-23, dan diagram pinout menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk mengarahkan X2SON sedemikian rupa sehingga Anda dapat menghubungkan VIN Dan VOUT dari SOT-23 dan X2SON bersama-sama dengan cara yang akan menjaga arus mengalir ke arah yang sama terlepas dari paket mana yang Anda gunakan dalam desain akhir.
Ketiga, pertimbangkan apakah ada bagian yang kompatibel dengan pin-ke-pin dengan kinerja serupa yang dapat Anda gunakan sebagai alternatif. TPS7A02 kompatibel dengan pin-to-pin dengan beberapa LDO TI lainnya, seperti TPS7A03 dan TPS7A05. Dengan menggabungkan praktik tapak ganda dan menemukan alternatif pin-to-pin yang memenuhi persyaratan sistem, desain Anda sekarang dapat mendukung enam LDO yang berbeda sebagai lawan satu, membantu mengurangi risiko rantai pasokan.
Contoh skema dan tata letak
Mirip dengan skema di mana Anda tidak memasang resistor atau kapasitor (DNI) untuk mengaktifkan beberapa varian rangkaian pada PCB yang sama, kedua IC digambar secara paralel, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Mengikuti praktik DNI standar, hanya satu perangkat yang diisi pada PCB yang dirakit.
Lembar data merekomendasikan masukan keramik nominal 1-µF kapasitor dan kapasitor keluaran nominal 1-µF dengan kapasitansi minimum efektif 0.5 µF yang diperlukan untuk stabilitas. Pada paket SOT-23, Anda dapat membiarkan pin NC mengambang atau terikat ke tanah (GND). Dalam contoh ini, mengikat pin NC ke GND memberikan lapisan ground sisi atas yang lebih kontinu dan memiliki potongan minimal antara kapasitor masukan GND, IC GND, dan kapasitor keluaran GND.
Gambar 2: Contoh skema tapak ganda (Sumber: Texas Instruments)
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, paket X2SON dapat memuat antara pin No. 1 dan pin No. 5 (VIN Dan VOUT) dari paket SOT-23. Mengorientasikan paket X2SON sedemikian rupa sehingga arus mengalir dari VIN ke VOUT adalah sama di kedua varian menambahkan hampir tidak ada area untuk tapak keseluruhan karena ukuran paket kecil 1 × 1-mm.
Gambar 3: Contoh layout paket dual-footprint TPS7A02 SOT-23 dan X2SON (Sumber: Texas Instruments)
Gambar 3 menunjukkan papan dua lapis dengan beberapa via arde, tetapi Anda dapat menambahkan jejak kapasitor keluaran kedua untuk mengurangi area loop arus keluaran dalam kasus X2SON. Anda dapat memecahkan sinyal LDO_EN dengan sepasang vias dan menjalankan satu jejak di lapisan bawah ke sumber lain untuk mengontrol pengurutan daya jika diperlukan. Area ukuran solusi total menjadi sekitar 4 × 7 mm saat menggunakan kapasitor input dan output 0603, seperti yang ditunjukkan pada Angka 3 dan 4.
Gambar 4: Model 3D dari konfigurasi dual-footprint dengan setiap paket terpasang (Sumber: Texas Instruments)
Kesimpulan
Dengan mempertimbangkan ukuran tapak paket perangkat dan alternatif yang kompatibel dengan pin-ke-pin, dan memiliki fleksibilitas untuk mendukung beberapa varian pembuatan PCB, risiko rantai pasokan dapat dikurangi selama tahap awal desain. Sementara saya berfokus secara khusus pada fleksibilitas desain LDO, Anda dapat menerapkan prinsip yang sama ke banyak komponen, selama Anda melihat secara kritis ukuran paket dan pinout perangkat yang Anda pilih untuk desain tertentu.
tentang Texas Instruments