הפחתת הסיכון בשרשרת האספקה היא בדרך כלל בעדיפות נמוכה בעת התחלת פרויקט חדש. רכש מכשירים בדרך כלל תופס מקום אחורי ליעדים כגון יישום תכונה חדשה, שיפור מעגל דיוק, דיוק או הגדלת חיי הסוללה.
אך עם קצת יצירתיות וחשיבה קדימה, ניתן למזער את הסיכון בשרשרת האספקה במהלך בחירת המכשירים, ובעבודה על סכמות ופריסה לפני יצירת שטר חומרים סופי (BOM). על ידי בחירת רכיבים בחבילות שעובדות בפריסה של כפול רגליים, אתה יכול להוסיף יותר גמישות לשרשרת האספקה ולהפחית את הסיכון על ידי הגדלת מספר המכשירים שניתן להשתמש בהם בעיצוב מעגל נתון.
בחירת מכשיר טביעת רגל כפולה
בעוד שמושג זה חל על סוגים רבים ושונים של מכשירים וחבילות מכשירים, במאמר זה אני אבחן את תפיסת טביעת הרגל הכפולה הממנפת ליניארי של נשירה נמוכה וסת (LDO) במתאר קטן טרנזיסטור (SOT-23) וחבילות מתאר קטנות במיוחד (X2SON). מכיוון שה- X2SON קטן מספיק בכדי להתאים את טביעת הרגל SOT-23, תוכל להכפיל את מספר הרכיבים הנתמכים על ידי אותה פריסת לוח מודפס (PCB) מבלי להגדיל את הגודל הפיזי של העיצוב.
חבילות מרובות אחרות יכולות לעבוד בפריסה כפולה מבלי לתפוס יותר שטח לוח. עם זאת, אם יש הרבה מקום על הלוח המודרני, תמיד אפשר לשים את שתי עקבות זו לצד זו במקום להניח אותן זו על זו.
בדוגמה זו, נניח שהמערכת מופעלת ממקור 5-V וצריכה לספק 3.3 וולט לעומס מרבי של 100 mA כדי לשמור על הספק המתנה הנמוך ביותר האפשרי. נניח גם שתשתמש בהתקן חיצוני, כמו מיקרו -בקר, כדי להשבית את ה- LDO בעזרת סיכת הפעלה (EN). על מנת לעצב עבור גמישות שרשרת האספקה, יש צורך לחשוב על דרכים שונות לפתור דרישת עיצוב ספציפית עם כמה שיותר מכשירים. אבחן שלוש גישות שונות שניתן להשתמש בהן כדי לשפר את גמישות שרשרת האספקה של עיצוב זה.
ראשית, שקול את סוגי המכשירים השונים שיכולים לעבוד במערכת. אם אתה בוחר התקן פלט קבוע, האם יש מכשיר בעל טביעת רגל דומה שיש לו פלט מתכוונן? ה- TLV755P ו- TLV758P מטקסס אינסטרומנטס (TI), מוצג ב איור 1, הן דוגמאות טובות לתקני LDO בעלי תפקוד קבוע ומתכוונן של כמעט סיכה לפין בחבילה מסוג SOT-23.
איור 1: TLV755P (משמאל) ו- TLV758P (מימין) pinouts (מקור: Texas Instruments) לחץ לתמונה גדולה יותר.
סיכה מס '4 אינה מחוברת (NC) על TLV755P בעל הפלט הקבוע, אך תהיה מחוברת ל- נַגָד מחלק כדי להגדיר את מתח המוצא ב- TLV758P באמצעות משוואה 1. על ידי הוספת עקבות לנגדי משוב, העיצוב יכול לתמוך בשני מעגלים משולבים שונים (ICs) במקום רק אחד.
שנית, חשוב אם המכשיר הנבחר מגיע במספר חבילות. בדוגמה זו, בואו נתמקד בהפחתת כמות צריכת החשמל במערכת במהלך הפעלה וכיבוי על ידי בחירת משפחת TPS25A7 הנוכחית השקטה של TI02A7 של TI. גיליון הנתונים TPS02A1 מאשר כי חבילת X1SON בגודל 2 × 23 מ"מ מספיק קטנה כדי להתאים בין כריות חבילת SOT-2, ותרשים ה- pinout מראה שניתן לכוון את ה- XXNUMXSON כך שתוכל לחבר את ה- VIN ו- Vהחוצה של SOT-23 ו- X2SON יחד באופן שישאיר את הזרם זורם לאותו כיוון ללא קשר לחבילה שבה אתה משתמש בעיצוב הסופי.
שלישית, שקול אם ישנם חלקים תואמים לסיכה עם ביצועים דומים בהם תוכל להשתמש כחלפים. ה- TPS7A02 תואם סיכה לסיכה עם מספר LDO אחרים של TI, כגון TPS7A03 ו- TPS7A05. על ידי שילוב הנוהג כפול טביעות רגל ומציאת חלופות סיכה לסיכה העומדות בדרישות המערכת, העיצוב שלך יכול כעת לתמוך בשש LDO שונים בניגוד לאחד, המסייע בהפחתת הסיכון בשרשרת האספקה.
דוגמה סכמטית ופריסה
בדומה לכל סכמטי שבו אין לך להתקין נגדים או קבלים (DNI) כדי לאפשר גרסאות מעגל מרובות על אותו הלוח, שני ה- ICs מצוירים במקביל, כפי שמוצג איור 2. בהתאם לנוהג הסטנדרטי של DNI, רק מכשיר אחד מאוכלס במחשב הלוח המורכב.
גיליון הנתונים ממליץ על קלט קרמי נומינלי של 1-µF קבל וקבל מוצא נומינלי של 1-µF עם קיבול מינימלי יעיל של 0.5 µF הנדרש ליציבות. בחבילת SOT-23, אתה יכול להשאיר את פין ה-NC צף או קשור לאדמה (GND). בדוגמה זו, קשירת סיכת ה-NC ל-GND מספקת שכבת קרקע רציפה יותר בצד העליון ויש לה חיתוכים מינימליים בין קבל הקלט GND, ה-IC GND וקבל המוצא GND.
איור 2: דוגמה סכמטית של טביעת רגל כפולה (מקור: טקסס אינסטרומנטס)
כמו שמוצג ב איור 3, חבילת X2SON יכולה להתאים בין סיכה מספר 1 לסיכה מספר 5 (VIN ו- Vהחוצה) של חבילת SOT-23. כיוון חבילת X2SON כך שהזרם הנוכחי מ- VIN ל- Vהחוצה זהה בשני הגרסאות כמעט ולא מוסיף שטח לטביעת הרגל הכוללת בגלל גודל החבילה הקטן של 1 × 1 מ"מ.
איור 3: דוגמה לפריסה של חבילות TPS7A02 SOT-23 ו- X2SON בעלות רגל כפולה (מקור: Texas Instruments)
איור 3 מציג לוח דו שכבתי עם ויאסות קרקע מרובות, אך ניתן להוסיף טביעת רגל של קבל פלט שני כדי להקטין את שטח הלולאה הנוכחי של הפלט במקרה X2SON. אתה יכול לפרוץ את האות LDO_EN עם זוג ויאס ולהריץ עקב אחד בשכבה התחתונה למקור אחר כדי לשלוט ברצף הספק אם נדרש. שטח גודל הפתרון הכולל מסתכם בכ -4 × 7 מ"מ בעת שימוש בקבלי כניסה ופלט של 0603, כפי שמוצג דמויות 3 ו 4.
איור 4: דגם תלת מימד של תצורת טביעת רגל כפולה עם כל חבילה מותקנת (מקור: טקסס אינסטרומנטס)
סיכום
בהתחשב בגודל טביעת הרגל של חבילת המכשיר ובחלופות תואמות סיכה לסיכה, ובעל הגמישות לתמוך במספר גרסאות בניית PCB, ניתן להפחית את הסיכון בשרשרת האספקה בשלבים המוקדמים ביותר של עיצוב. למרות שהתמקדתי במיוחד בגמישות עיצוב LDO, אתה יכול ליישם את אותם עקרונות על רכיבים רבים, כל עוד אתה בוחן ביקורת על גודל החבילות והסיכות של המכשירים שאתה בוחר לעיצוב נתון.
על טקסס אינסטרומנטס