Снижение риска цепочки поставок обычно не является приоритетной задачей при запуске нового проекта. Приобретение устройств часто отходит на второй план по сравнению с такими целями, как внедрение новой функции, улучшение схема точность, точность или увеличение срока службы батареи.
Но при некотором творчестве и дальновидном мышлении можно минимизировать риски цепочки поставок во время выбора устройства, а также при работе над схемами и компоновкой перед созданием окончательной ведомости материалов (BOM). Выбирая компоненты в пакетах, которые работают в компоновке с двумя посадочными местами, вы можете добавить больше гибкости в цепочку поставок и снизить риск за счет увеличения количества устройств, которые могут использоваться в данной схеме.
Выбор устройства с двойным отсеком
Хотя эта концепция применима ко многим различным типам устройств и комплектов устройств, в этой статье я исследую концепцию двойного охвата, использующую линейный преобразователь с низким падением напряжения. регулятор (LDO) в мелком виде Транзистор (SOT-23) и сверхмалые габаритные пакеты без свинца (X2SON). Поскольку X2SON достаточно мал, чтобы поместиться в посадочное место SOT-23, вы можете удвоить количество компонентов, поддерживаемых одной и той же компоновкой печатной платы (PCB), без увеличения физического размера конструкции.
Несколько других пакетов могут работать в двойной компоновке, не занимая больше места на плате. Однако, если на печатной плате достаточно места, всегда можно разместить два посадочных места рядом, а не накладывать их друг на друга.
В этом примере предположим, что система питается от источника 5 В и должна подавать 3.3 В при максимальной нагрузке 100 мА для поддержания минимально возможной мощности в режиме ожидания. Предположим также, что вы будете использовать внешнее устройство, например микроконтроллер, для отключения LDO с помощью контакта включения (EN). Чтобы обеспечить гибкость цепочки поставок, необходимо подумать о различных способах решения конкретного требования к конструкции с помощью как можно большего числа устройств. Я исследую три различных подхода, которые можно использовать для повышения гибкости цепочки поставок этой конструкции.
Во-первых, рассмотрите различные типы устройств, которые могут работать в системе. Если вы выберете устройство с фиксированным выходом, есть ли устройство с аналогичной площадью основания, которое имеет регулируемый выход? TLV755P и TLV758P от Texas Instruments (TI), показанные на Рисунок 1, являются хорошими примерами почти совместимых выводов LDO с фиксированным и регулируемым выходом в корпусе SOT-23.
Рисунок 1: Распиновка TLV755P (слева) и TLV758P (справа) (Источник: Texas Instruments) Щелкните, чтобы увеличить изображение.
Контакт № 4 не подключен (NC) к TLV755P с фиксированным выходом, но должен быть подключен к резистор делитель для установки выходного напряжения на TLV758P с использованием уравнения 1. За счет добавления посадочных мест для резисторов обратной связи конструкция может поддерживать две разные интегральные схемы (ИС) вместо одной.
Во-вторых, подумайте, поставляется ли выбранное устройство в нескольких упаковках. В этом примере давайте сосредоточимся на снижении количества потребляемой мощности в системе во время включения и выключения, выбрав семейство LDO TPS25A7 с током покоя 02 нА от TI. Лист данных TPS7A02 подтверждает, что корпус X1SON размером 1 × 2 мм достаточно мал, чтобы поместиться между контактными площадками корпуса SOT-23, а схема расположения выводов показывает, что можно ориентировать X2SON таким образом, чтобы можно было подключить VIN и VВНЕ SOT-23 и X2SON вместе таким образом, что ток будет течь в одном и том же направлении независимо от того, какой пакет вы используете в окончательном дизайне.
В-третьих, подумайте, есть ли какие-либо детали, совместимые с выводами, с аналогичной производительностью, которые вы могли бы использовать в качестве альтернативы. TPS7A02 по выводам совместим с несколькими другими LDO от TI, такими как TPS7A03 и TPS7A05. Благодаря внедрению практики двойного размещения и поиску альтернативных выводов, отвечающих системным требованиям, ваша конструкция теперь может поддерживать шесть различных LDO вместо одного, что помогает снизить риски цепочки поставок.
Схема и пример компоновки
Подобно любой схеме, где у вас нет резисторов или конденсаторов (DNI) для включения нескольких вариантов схемы на одной печатной плате, две микросхемы нарисованы параллельно, как показано на Рисунок 2. Следуя стандартной практике DNI, на собранной плате устанавливается только одно устройство.
В паспорте рекомендован номинал керамического входа 1 мкФ. конденсатор и выходной конденсатор номинальной емкостью 1 мкФ с минимальной эффективной емкостью 0.5 мкФ, необходимой для стабильности. В корпусе SOT-23 вы можете оставить вывод NC плавающим или привязанным к земле (GND). В этом примере подключение контакта NC к GND обеспечивает более непрерывный верхний слой заземления и имеет минимальные разрывы между GND входного конденсатора, GND IC и GND выходного конденсатора.
Рисунок 2: Пример схемы с двумя посадочными местами (Источник: Texas Instruments)
Как показано в Рисунок 3, корпус X2SON может поместиться между контактом № 1 и контактом № 5 (VIN и VВНЕ) пакета СОТ-23. Ориентация пакета X2SON таким образом, чтобы текущий поток из VIN к VВНЕ одинаков в обоих вариантах, практически не добавляет площади к общей занимаемой площади из-за небольшого размера корпуса 1 × 1 мм.
Рисунок 3: Пример компоновки двухканальных корпусов TPS7A02 SOT-23 и X2SON (Источник: Texas Instruments)
Рисунок 3 показана двухслойная плата с несколькими переходными отверстиями для заземления, но вы можете добавить второй выходной конденсатор, чтобы уменьшить площадь контура выходного тока в случае X2SON. Вы можете разделить сигнал LDO_EN с помощью пары переходных отверстий и направить одну трассу нижнего слоя на другой источник для управления последовательностью питания, если это необходимо. При использовании входных и выходных конденсаторов 4 общая площадь раствора составляет примерно 7 × 0603 мм, как показано на Цифры 3 и 4.
Рисунок 4: 3D-модель конфигурации с двумя посадочными местами с каждым установленным пакетом (Источник: Texas Instruments)
Заключение
Учитывая размер корпуса устройства и альтернативы, совместимые с выводами, а также гибкость для поддержки нескольких вариантов сборки печатной платы, можно снизить риски цепочки поставок на самых ранних этапах проектирования. Хотя я специально сосредоточился на гибкости конструкции LDO, вы можете применить те же принципы ко многим компонентам, если вы критически посмотрите на размеры корпуса и распиновку устройств, которые вы выбираете для данной конструкции.
о Texas Instruments