공급망 위험을 줄이는 것은 일반적으로 새 프로젝트를 시작할 때 우선 순위가 낮습니다. 기기 조달은 종종 새로운 기능의 구현, 회로 정확성, 정밀도 또는 배터리 수명 연장.
그러나 약간의 창의성과 미래 지향적인 사고를 통해 공급망 위험을 최소화하는 것은 장치 선택 중, 그리고 최종 BOM(자재 명세서)을 생성하기 전에 회로도 및 레이아웃 작업을 할 때 가능합니다. 이중 풋프린트 레이아웃에서 작동하는 패키지의 구성 요소를 선택하면 공급망에 더 많은 유연성을 추가하고 주어진 회로 설계에 사용할 수 있는 장치의 수를 늘려 위험을 줄일 수 있습니다.
이중 풋프린트 장치 선택
이 개념은 다양한 유형의 장치 및 장치 패키지에 적용되지만, 이 기사에서는 저드롭아웃 선형을 활용하는 이중 풋프린트 개념을 살펴보겠습니다. 조정기 (LDO) 소형 개요 트랜지스터 (SOT-23) 및 초소형 아웃라인 무연(X2SON) 패키지. X2SON은 SOT-23 풋프린트 안에 들어갈 만큼 충분히 작기 때문에 설계의 물리적 크기를 늘리지 않고도 동일한 인쇄 회로 기판(PCB) 레이아웃에서 지원하는 구성 요소 수를 두 배로 늘릴 수 있습니다.
다른 여러 패키지는 더 많은 보드 공간을 차지하지 않고 이중 레이아웃에서 작동할 수 있습니다. 그러나 PCB에 충분한 공간이 있는 경우 두 풋프린트를 서로 위에 배치하는 대신 나란히 배치하는 것이 항상 가능합니다.
이 예에서는 시스템이 5V 소스에서 전원을 공급받고 가능한 가장 낮은 대기 전력을 유지하기 위해 최대 부하 3.3mA에 100V를 공급해야 한다고 가정합니다. 또한 마이크로컨트롤러와 같은 외부 장치를 사용하여 활성화(EN) 핀으로 LDO를 비활성화한다고 가정해 보겠습니다. 공급망의 유연성을 고려하여 설계하려면 가능한 한 많은 장치로 특정 설계 요구 사항을 해결하는 다양한 방법을 고려해야 합니다. 이 설계의 공급망 유연성을 개선하는 데 사용할 수 있는 세 가지 다른 접근 방식을 살펴보겠습니다.
먼저 시스템에서 작동할 수 있는 다양한 유형의 장치를 고려하십시오. 고정 출력 장치를 선택하는 경우 조정 가능한 출력이 있는 유사한 풋프린트를 가진 장치가 있습니까? 텍사스 인스트루먼트(TI)의 TLV755P 및 TLV758P 그림 1는 SOT-23 패키지에서 거의 핀 대 핀 호환이 가능한 고정 및 조정 출력 LDO의 좋은 예입니다.
그림 1: TLV755P(왼쪽) 및 TLV758P(오른쪽) 핀아웃(출처: Texas Instruments) 더 큰 이미지를 보려면 클릭하십시오.
4번 핀은 고정 출력 TLV755P에 연결되지 않았지만(NC) 저항기 방정식 758을 사용하여 TLV1P의 출력 전압을 설정하는 분배기. 피드백 저항에 대한 풋프린트를 추가함으로써 설계는 하나만이 아닌 두 개의 서로 다른 집적 회로(IC)를 지원할 수 있습니다.
둘째, 선택한 장치가 여러 패키지로 제공되는지 생각해 보십시오. 이 예에서는 TI의 25nA 대기 전류 TPS7A02 LDO 제품군을 선택하여 전원을 켜고 끄는 동안 시스템의 전력 소비량을 줄이는 데 집중해 보겠습니다. TPS7A02 데이터 시트는 1 × 1mm X2SON 패키지가 SOT-23 패키지의 패드 사이에 들어갈 만큼 충분히 작음을 확인하고 핀아웃 다이어그램은 V를 연결할 수 있도록 X2SON의 방향을 지정할 수 있음을 보여줍니다.IN 및 VOUT 최종 설계에서 사용하는 패키지에 관계없이 동일한 방향으로 전류가 계속 흐르도록 하는 방식으로 SOT-23 및 X2SON을 함께 사용합니다.
셋째, 대체품으로 사용할 수 있는 유사한 성능의 핀 대 핀 호환 부품이 있는지 고려하십시오. TPS7A02는 TPS7A03 및 TPS7A05와 같은 여러 다른 TI LDO와 핀 대 핀 호환이 가능합니다. 이중 풋프린트 방식을 통합하고 시스템 요구 사항을 충족하는 핀 대 핀 대체품을 찾음으로써 이제 설계에서 하나가 아닌 XNUMX개의 다른 LDO를 지원할 수 있어 공급망 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.
도식 및 레이아웃 예
동일한 PCB에서 여러 회로 변형을 활성화하기 위해 (DNI) 저항기 또는 커패시터를 설치하지 않은 회로도와 유사하게 두 개의 IC는 그림과 같이 병렬로 그려집니다. 그림 2. 표준 DNI 방식에 따라 조립된 PCB에는 하나의 장치만 채워집니다.
데이터 시트에서는 공칭 1μF 세라믹 입력을 권장합니다. 콘덴서 안정성을 위해 필요한 유효 최소 정전 용량이 1μF인 공칭 0.5μF 출력 커패시터입니다. SOT-23 패키지에서는 NC 핀을 플로팅 상태로 두거나 접지(GND)에 연결할 수 있습니다. 이 예에서 NC 핀을 GND에 연결하면 상단 접지층이 더 연속적으로 제공되고 입력 커패시터 GND, IC GND 및 출력 커패시터 GND 사이에 컷아웃이 최소화됩니다.
그림 2: 이중 풋프린트 회로도 예(출처: Texas Instruments)
도시 된 바와 같이 그림 3, X2SON 패키지는 핀 번호 1과 핀 번호 5(VIN 및 VOUT) SOT-23 패키지. V에서 전류가 흐르도록 X2SON 패키지 방향 지정IN V로OUT 1 × 1mm 패키지 크기가 작기 때문에 전체 풋프린트에 면적이 거의 추가되지 않습니다.
그림 3: 이중 풋프린트 TPS7A02 SOT-23 및 X2SON 패키지의 레이아웃 예(출처: Texas Instruments)
그림 3 는 다중 접지 비아가 있는 2층 기판을 보여주지만 두 번째 출력 커패시터 풋프린트를 추가하여 X4SON의 경우 출력 전류 루프 영역을 줄일 수 있습니다. 한 쌍의 비아로 LDO_EN 신호를 분리하고 하단 레이어에서 한 트레이스를 다른 소스로 실행하여 필요한 경우 전원 시퀀싱을 제어할 수 있습니다. 전체 솔루션 크기 영역은 다음과 같이 7 입력 및 출력 커패시터를 사용할 때 약 0603 × XNUMXmm가 됩니다. 3 및 4 수치.
그림 4: 각 패키지가 설치된 이중 풋프린트 구성의 3D 모델(출처: Texas Instruments)
결론
장치 패키지 풋프린트 크기와 핀 대 핀 호환 대안을 고려하고 여러 PCB 빌드 변형을 지원할 수 있는 유연성을 가지므로 설계의 초기 단계에서 공급망 위험을 줄일 수 있습니다. 저는 특별히 LDO 설계 유연성에 중점을 두었지만, 주어진 설계에 대해 선택하는 장치의 패키지 크기와 핀아웃을 비판적으로 살펴보는 한 많은 구성 요소에 동일한 원칙을 적용할 수 있습니다.
텍사스 인스트루먼트에 대해