サプライチェーンのリスクを軽減することは、通常、新しいプロジェクトを開始する際の優先度は低くなります。 デバイスの調達は、多くの場合、新機能の実装、改善などの目標に後れを取っています。 回路 精度、精度、またはバッテリー寿命の延長。
しかし、ある程度の創造性と前向きな考え方があれば、デバイスの選択中、および最終的な部品表（BOM）を生成する前に回路図とレイアウトで作業するときに、サプライチェーンのリスクを最小限に抑えることができます。 デュアルフットプリントレイアウトで機能するパッケージ内のコンポーネントを選択することにより、サプライチェーンに柔軟性を追加し、特定の回路設計で使用できるデバイスの数を増やすことでリスクを軽減できます。
デュアルフットプリントデバイスの選択
この概念はさまざまなタイプのデバイスやデバイス パッケージに適用されますが、この記事では、低ドロップアウト線形を活用したデュアル フットプリントの概念について説明します。 レギュレーター (LDO) 小さなアウトライン トランジスタ （SOT-23）および極小アウトライン無鉛（X2SON）パッケージ。 X2SONはSOT-23フットプリント内に収まるほど小さいため、デザインの物理的なサイズを大きくすることなく、同じプリント回路基板（PCB）レイアウトでサポートされるコンポーネントの数をXNUMX倍にすることができます。
他の複数のパッケージは、より多くのボードスペースを占有することなく、デュアルレイアウトで機能する可能性があります。 ただし、PCBに十分なスペースがある場合は、XNUMXつのフットプリントを重ねて配置するのではなく、常に並べて配置することができます。
この例では、システムが5 Vの電源から電力を供給され、可能な限り低い待機電力を維持するために、最大負荷3.3mAに100Vを供給する必要があると仮定します。 また、マイクロコントローラーなどの外部デバイスを使用して、イネーブル（EN）ピンでLDOを無効にするとします。 サプライチェーンの柔軟性を考慮して設計するには、できるだけ多くのデバイスを使用して特定の設計要件を解決するためのさまざまな方法を検討する必要があります。 この設計のサプライチェーンの柔軟性を向上させるために使用できるXNUMXつの異なるアプローチを検討します。
まず、システムで動作する可能性のあるさまざまなタイプのデバイスについて検討します。 固定出力デバイスを選択した場合、出力を調整できる同様のフットプリントのデバイスはありますか？ Texas Instruments（TI）のTLV755PおよびTLV758Pは、 図1は、SOT-23パッケージのほぼピン間互換の固定出力および調整可能出力LDOの良い例です。
図1：TLV755P（左）とTLV758P（右）のピン配列（出典：Texas Instruments）クリックすると拡大画像が表示されます。
ピン番号4は固定出力TLV755Pに接続されていません（NC）が、 抵抗 式758を使用してTLV1Pの出力電圧を設定する分周器。フィードバック抵抗のフットプリントを追加することにより、設計はXNUMXつだけではなくXNUMXつの異なる集積回路（IC）をサポートできます。
次に、選択したデバイスが複数のパッケージで提供されているかどうかを検討します。 この例では、TIの25 nA静止電流TPS7A02ファミリのLDOを選択して、電源オンおよびシャットダウン中のシステムの消費電力量を削減することに焦点を当てましょう。 TPS7A02データシートは、1×1 mm X2SONパッケージがSOT-23パッケージのパッド間に収まるほど小さいことを確認し、ピン配置図は、Vを接続できるようにX2SONを方向付けることができることを示しています。IN とVOUT 最終的な設計で使用するパッケージに関係なく、同じ方向に電流が流れるようにSOT-23とX2SONを一緒に使用します。
第三に、代替品として使用できる同様の性能を持つピン間互換部品があるかどうかを検討します。 TPS7A02は、TPS7A03やTPS7A05などの他のいくつかのTILDOとピンツーピンで互換性があります。 デュアルフットプリントの手法を取り入れ、システム要件を満たすピン間の代替を見つけることで、設計はXNUMXつではなくXNUMXつの異なるLDOをサポートできるようになり、サプライチェーンのリスクを軽減できます。
回路図とレイアウトの例
同じPCB上に複数の回路バリアントを有効にするために（DNI）抵抗またはコンデンサを取り付けていない回路図と同様に、XNUMXつのICは、次のように並列に描画されます。 図2。 標準のDNIプラクティスに従って、組み立てられたPCBにはXNUMXつのデバイスのみが実装されます。
データシートでは公称 1µF セラミック入力を推奨しています コンデンサ 公称 1 µF の出力コンデンサと、安定性のために必要な実効最小容量 0.5 µF の出力コンデンサです。 SOT-23 パッケージでは、NC ピンをフローティングのままにするか、グランド (GND) に接続したままにすることができます。この例では、NC ピンを GND に接続することで、より連続的な上側グランド層が提供され、入力コンデンサ GND、IC GND、出力コンデンサ GND 間のカットアウトが最小限になります。
図2：デュアルフットプリントの概略例（出典：Texas Instruments）
に示すように 図3、X2SONパッケージはピンNo.1とピンNo.5の間に収まります（VIN とVOUT）SOT-23パッケージの。 電流がVから流れるようにX2SONパッケージを方向付けるIN VにOUT どちらのバリエーションでも同じですが、パッケージサイズが1×1 mmと小さいため、全体のフットプリントに実質的に領域が追加されません。
図3：デュアルフットプリントTPS7A02 SOT-23およびX2SONパッケージのレイアウト例（出典：Texas Instruments）
図3 は、複数のグランドビアを備えた2層ボードを示していますが、X4SONの場合、7番目の出力コンデンサのフットプリントを追加して出力電流ループ領域を減らすことができます。 必要に応じて、0603対のビアを使用してLDO_EN信号を分割し、最下層でXNUMXつのトレースを別のソースに実行して、電力シーケンスを制御できます。 に示すように、XNUMX入力および出力コンデンサを使用すると、ソリューションの合計サイズ領域は約XNUMX×XNUMXmmになります。 図3および4.
図4：各パッケージがインストールされたデュアルフットプリント構成の3Dモデル（出典：Texas Instruments）
まとめ
デバイスパッケージのフットプリントサイズとピンツーピン互換の代替案を検討し、複数のPCBビルドバリアントをサポートする柔軟性を備えているため、設計の初期段階でサプライチェーンのリスクを軽減できます。 私は特にLDO設計の柔軟性に焦点を当てましたが、特定の設計用に選択しているデバイスのパッケージサイズとピン配置を批判的に検討する限り、多くのコンポーネントに同じ原則を適用できます。
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