Tedarik zinciri riskinin azaltılması, yeni bir projeye başlarken genellikle düşük bir önceliktir. Cihaz tedariki genellikle yeni bir özelliğin uygulanması, iyileştirmeler gibi hedeflerde ikinci planda kalır. devre doğruluk, kesinlik veya pil ömrünün artırılması.
Ancak biraz yaratıcılık ve ileri görüşlülükle, cihaz seçimi sırasında ve nihai bir malzeme listesi (BOM) oluşturmadan önce şemalar ve düzen üzerinde çalışırken tedarik zinciri riskini en aza indirmek mümkündür. Çift ayak izi düzeninde çalışan paketlerdeki bileşenleri seçerek, tedarik zincirine daha fazla esneklik katabilir ve belirli bir devre tasarımında kullanılabilecek cihaz sayısını artırarak riski azaltabilirsiniz.
Çift ayak izi cihazı seçme
Bu konsept birçok farklı cihaz ve cihaz paketi için geçerli olsa da, bu makalede düşük kayıplı doğrusal bir yaklaşımdan yararlanan çift ayak izi konseptini inceleyeceğim. regülatör (LDO) küçük taslakta Transistor (SOT-23) ve ekstra küçük hatlı kurşunsuz (X2SON) paketler. X2SON, SOT-23 kapladığı alana sığacak kadar küçük olduğundan, tasarımın fiziksel boyutunu artırmadan aynı baskılı devre kartı (PCB) düzeni tarafından desteklenen bileşen sayısını iki katına çıkarabilirsiniz.
Birden fazla paket, daha fazla pano alanı kaplamadan ikili düzende çalışabilir. Ancak PCB üzerinde çok fazla alan varsa, iki ayak izini üst üste koymak yerine yan yana koymak her zaman mümkündür.
Bu örnek için sistemin 5 V'luk bir kaynaktan beslendiğini ve mümkün olan en düşük bekleme gücünü korumak için maksimum 3.3 mA yüke 100 V sağlaması gerektiğini varsayalım. Ayrıca LDO'yu etkinleştirme (EN) piniyle devre dışı bırakmak için mikro denetleyici gibi harici bir cihaz kullanacağınızı varsayalım. Tedarik zinciri esnekliğine yönelik tasarım yapmak için, belirli bir tasarım gereksinimini mümkün olduğu kadar çok cihazla çözmenin farklı yollarını düşünmek gerekir. Bu tasarımın tedarik zinciri esnekliğini geliştirmek için kullanılabilecek üç farklı yaklaşımı inceleyeceğim.
Öncelikle sistemde çalışabilecek farklı cihaz türlerini göz önünde bulundurun. Sabit çıkışlı bir cihaz seçerseniz, benzer kaplama alanına sahip, ayarlanabilir çıkışı olan bir cihaz var mı? Texas Instruments'tan (TI) TLV755P ve TLV758P, şekilde gösterilmiştir. Şekil 1, bir SOT-23 paketindeki neredeyse pinler arası uyumlu sabit ve ayarlanabilir çıkışlı LDO'ların iyi örnekleridir.
Şekil 1: TLV755P (sol) ve TLV758P (sağ) pin çıkışları (Kaynak: Texas Instruments) Resmi büyütmek için tıklayın.
Pin No. 4, sabit çıkışlı TLV755P'ye bağlı değildir (NC), ancak bir rezistans Denklem 758'i kullanarak TLV1P'deki çıkış voltajını ayarlamak için bölücüyü kullanın. Geri besleme dirençleri için ayak izleri ekleyerek tasarım yalnızca bir yerine iki farklı entegre devreyi (IC) destekleyebilir.
İkinci olarak, seçilen cihazın birden fazla paket halinde gelip gelmediğini düşünün. Bu örnek için, TI'nin 25-nA hareketsiz akım TPS7A02 LDO ailesini seçerek, güç açma ve kapatma sırasında sistemdeki güç tüketimi miktarını azaltmaya odaklanalım. TPS7A02 veri sayfası, 1 × 1 mm X2SON paketinin SOT-23 paketinin pedleri arasına sığacak kadar küçük olduğunu doğrular ve pin şeması, X2SON'u V'yi bağlayabileceğiniz şekilde yönlendirmenin mümkün olduğunu gösterir.IN ve VOUT SOT-23 ve X2SON'un son tasarımda hangi paketi kullanırsanız kullanın, akımın aynı yönde akmasını sağlayacak şekilde bir araya getirilmesi.
Üçüncü olarak, alternatif olarak kullanabileceğiniz benzer performansa sahip pinler arası uyumlu parçalar olup olmadığını düşünün. TPS7A02, TPS7A03 ve TPS7A05 gibi diğer birçok TI LDO ile pinler arası uyumludur. Çift ayak izi uygulamasını birleştirerek ve sistem gereksinimlerini karşılayan iğneden iğneye alternatifler bularak, tasarımınız artık bir yerine altı farklı LDO'yu destekleyebilir ve bu da tedarik zinciri riskinin azaltılmasına yardımcı olur.
Şematik ve düzen örneği
Aynı PCB üzerinde birden fazla devre varyantını etkinleştirmek için (DNI) dirençler veya kapasitörler kurmadığınız herhangi bir şemaya benzer şekilde, iki IC, şekilde gösterildiği gibi paralel olarak çizilir. Şekil 2. Standart DNI uygulamasını takiben, birleştirilmiş PCB'ye yalnızca bir cihaz yerleştirilir.
Veri sayfası nominal 1 µF seramik girişi önerir kondansatör ve kararlılık için gereken minimum 1 µF etkin kapasitansa sahip nominal 0.5 µF çıkış kapasitörü. SOT-23 paketinde NC pinini yüzer veya toprağa bağlı (GND) bırakabilirsiniz. Bu örnekte, NC pininin GND'ye bağlanması daha sürekli bir üst taraf toprak katmanı sağlar ve giriş kapasitörü GND, IC GND ve çıkış kapasitörü GND arasında minimum kesintiye sahiptir.
Şekil 2: Çift ayak izi şematik örneği (Kaynak: Texas Instruments)
Gösterildiği gibi Şekil 3X2SON paketi 1 numaralı pin ile 5 numaralı pin arasına sığabilir (VIN ve VOUT) SOT-23 paketinin. X2SON paketini V'den gelen akım akışını sağlayacak şekilde yönlendirmekIN V'yeOUT Her iki varyantta da aynıdır, 1 × 1 mm'lik küçük paket boyutu nedeniyle genel kaplama alanına neredeyse hiç alan eklemez.
Şekil 3: Çift ayak izli TPS7A02 SOT-23 ve X2SON paketlerinin yerleşim örneği (Kaynak: Texas Instruments)
Şekil 3 birden fazla topraklama yoluyla iki katmanlı bir kart gösterir, ancak X2SON durumunda çıkış akımı döngü alanını azaltmak için ikinci bir çıkış kapasitörünün kapladığı alanı ekleyebilirsiniz. Gerekirse güç sıralamasını kontrol etmek için LDO_EN sinyalini bir çift yol ile dağıtabilir ve alt katmandaki bir izi başka bir kaynağa çalıştırabilirsiniz. Toplam çözüm boyutu alanı, şekilde gösterildiği gibi 4 giriş ve çıkış kapasitörleri kullanıldığında yaklaşık 7 × 0603 mm olur. Şekiller 3 ve 4.
Şekil 4: Her paketin kurulu olduğu çift ayak izi konfigürasyonunun 3 boyutlu modeli (Kaynak: Texas Instruments)
Sonuç
Cihaz paketinin kapladığı alan boyutunu ve pinler arası uyumlu alternatifleri dikkate alarak ve birden fazla PCB yapı varyantını destekleme esnekliğine sahip olarak, tasarımın ilk aşamalarında tedarik zinciri riskini azaltmak mümkündür. Ben özellikle LDO tasarım esnekliğine odaklanmış olsam da, belirli bir tasarım için seçtiğiniz cihazların paket boyutlarına ve pin çıkışlarına eleştirel bir bakış attığınız sürece aynı prensipleri birçok bileşene uygulayabilirsiniz.
Texas Instruments hakkında