Mengurangkan risiko rantaian bekalan biasanya menjadi keutamaan rendah ketika memulakan projek baru. Perolehan peranti sering mengambil tempat seperti tujuan pelaksanaan baru, bertambah baik litar ketepatan, ketepatan, atau peningkatan jangka hayat bateri.
Tetapi dengan sedikit kreativiti dan pemikiran ke depan, meminimumkan risiko rantaian bekalan mungkin dilakukan semasa pemilihan peranti, dan ketika mengerjakan skema dan susun atur sebelum menghasilkan bil bahan akhir (BOM). Dengan memilih komponen dalam pakej yang berfungsi dalam susun atur jejak kaki dua, anda dapat menambahkan lebih banyak fleksibiliti pada rantai bekalan dan mengurangkan risiko dengan meningkatkan jumlah peranti yang dapat digunakan dalam reka bentuk litar tertentu.
Memilih peranti jejak kaki dua
Walaupun konsep ini terpakai pada pelbagai jenis peranti dan pakej peranti, dalam artikel ini saya akan meneroka konsep dwi-jejak yang memanfaatkan linear keciciran rendah. pengatur (LDO) dalam rangka kecil Transistor (SOT-23) dan pakej garis besar tanpa plumbum (X2SON). Kerana X2SON cukup kecil untuk masuk ke dalam jejak SOT-23, anda dapat menggandakan jumlah komponen yang disokong oleh susun atur papan litar bercetak (PCB) yang sama tanpa meningkatkan ukuran fizikal reka bentuk.
Beberapa pakej lain boleh berfungsi dalam susun atur dua tanpa memerlukan lebih banyak ruang papan. Namun, jika ada banyak ruang pada PCB, selalu mungkin meletakkan kedua tapak kaki bersebelahan daripada meletakkannya di atas satu sama lain.
Untuk contoh ini, mari kita anggap bahawa sistem ini dikuasakan dari sumber 5-V dan perlu membekalkan 3.3 V hingga muatan maksimum 100 mA untuk mengekalkan daya siaga serendah mungkin. Mari kita anggap anda akan menggunakan peranti luaran, seperti mikrokontroler, untuk melumpuhkan LDO dengan pin enabled (EN). Untuk merancang fleksibiliti rantaian bekalan, perlu memikirkan cara yang berbeza untuk menyelesaikan keperluan reka bentuk tertentu dengan seberapa banyak peranti yang mungkin. Saya akan meneroka tiga pendekatan berbeza yang boleh digunakan untuk meningkatkan fleksibiliti rantaian bekalan reka bentuk ini.
Pertama, pertimbangkan pelbagai jenis peranti yang boleh berfungsi dalam sistem. Sekiranya anda memilih peranti output tetap, apakah ada perangkat dengan jejak serupa yang mempunyai output yang dapat disesuaikan? TLV755P dan TLV758P dari Texas Instruments (TI), ditunjukkan dalam Rajah 1, adalah contoh yang baik mengenai LDO output tetap dan laras yang hampir sesuai dengan pin-to-pin dalam pakej SOT-23.
Gambar 1: Pinout TLV755P (kiri) dan TLV758P (kanan) (Sumber: Texas Instruments) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Pin No. 4 tidak dihubungkan (NC) pada output tetap TLV755P, tetapi akan disambungkan ke a Perintang pembahagi untuk menetapkan voltan keluaran pada TLV758P menggunakan Persamaan 1. Dengan menambahkan jejak kaki untuk perintang maklum balas, reka bentuk dapat menyokong dua litar bersepadu (IC) yang berbeza dan bukan hanya satu.
Kedua, fikirkan sama ada peranti yang dipilih terdapat dalam pelbagai pakej. Untuk contoh ini, mari fokus pada pengurangan jumlah penggunaan kuasa dalam sistem semasa menghidupkan dan mematikan dengan memilih keluarga LDO TPS25A7 semasa 02-nA yang tenang. Lembaran data TPS7A02 mengesahkan bahawa paket X1SON 1 × 2 mm cukup kecil untuk dipasang di antara pad pakej SOT-23, dan gambarajah pinout menunjukkan bahawa mungkin untuk mengarahkan X2SON sehingga anda dapat menyambungkan VIN dan VOUT SOT-23 dan X2SON bersama-sama dengan cara yang akan terus mengalir arus ke arah yang sama tanpa mengira pakej yang anda gunakan dalam reka bentuk akhir.
Ketiga, pertimbangkan jika ada bahagian yang sesuai dengan pin-to-pin dengan prestasi serupa yang dapat anda gunakan sebagai ganti. TPS7A02 adalah pin-to-pin yang serasi dengan beberapa TI LDO lain, seperti TPS7A03 dan TPS7A05. Dengan menggabungkan amalan jejak kaki dua dan mencari alternatif pin-to-pin yang memenuhi keperluan sistem, reka bentuk anda kini dapat menyokong enam LDO berbeza berbanding satu, membantu mengurangkan risiko rantaian bekalan.
Contoh skematik dan susun atur
Sama seperti skema di mana anda belum memasang perintang (DNI) atau kapasitor untuk membolehkan pelbagai varian litar pada PCB yang sama, kedua-dua IC dilukis secara selari, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Mengikut amalan DNI standard, hanya satu peranti yang dihuni pada PCB yang dipasang.
Helaian data mengesyorkan input seramik 1-µF nominal kapasitor dan kapasitor keluaran 1-µF nominal dengan kapasitansi minimum berkesan 0.5 µF diperlukan untuk kestabilan. Pada pakej SOT-23, anda boleh membiarkan pin NC terapung atau terikat ke tanah (GND). Dalam contoh ini, mengikat pin NC pada GND menyediakan lapisan tanah sebelah atas yang lebih berterusan dan mempunyai potongan minimum antara kapasitor input GND, IC GND dan kapasitor output GND.
Gambar 2: Contoh skematik jejak kaki (Sumber: Texas Instruments)
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, paket X2SON boleh muat di antara pin No. 1 dan pin No. 5 (VIN dan VOUT) pakej SOT-23. Mengorientasikan pakej X2SON sehingga arus mengalir dari VIN hingga VOUT sama dalam kedua-dua varian yang menambahkan hampir tidak ada luas pada jejak keseluruhan kerana ukuran pakej 1 × 1-mm yang kecil.
Gambar 3: Contoh susun atur pakej TPS7A02 SOT-23 dan X2SON jejak kaki (Sumber: Texas Instruments)
Rajah 3 menunjukkan papan dua lapisan dengan beberapa ground vias, tetapi anda boleh menambahkan jejak kapasitor output kedua untuk mengurangkan kawasan gelung arus keluaran dalam casing X2SON. Anda boleh memecahkan isyarat LDO_EN dengan sepasang vias dan menjalankan satu jejak pada lapisan bawah ke sumber lain untuk mengawal penjujukan kuasa jika diperlukan. Luas keseluruhan ukuran penyelesaian akhirnya sekitar 4 × 7 mm ketika menggunakan kapasitor input dan output 0603, seperti yang ditunjukkan dalam Angka 3 dan 4.
Gambar 4: Model 3D konfigurasi jejak kaki dengan setiap pakej dipasang (Sumber: Texas Instruments)
Kesimpulan
Dengan mempertimbangkan ukuran jejak pakej peranti dan alternatif yang serasi dengan pin-ke-pin, dan mempunyai fleksibiliti untuk menyokong beberapa varian binaan PCB, mungkin untuk mengurangkan risiko rantaian bekalan pada tahap awal reka bentuk. Walaupun saya memfokuskan secara khusus pada fleksibiliti reka bentuk LDO, anda dapat menerapkan prinsip yang sama pada banyak komponen, asalkan anda melihat secara kritis ukuran pakej dan pinout dari peranti yang anda pilih untuk reka bentuk tertentu.
mengenai Texas Instruments