Компактные датчики

Например, поддержание необходимого температурного диапазона является необходимым фактором в обеспечении надежной и стабильной работы системного оборудования. Таким образом, температурный регулятор TMP390 компании Texas Instruments может автономно обеспечивать охлаждение или нагревание системы перед включением ее процессора без участия программного обеспечения. TMP390 предлагает полностью интегрированный двухканальный контроль пороговых значений и встроенную функцию отключения, обеспечивая при этом экономию площади более 60% по сравнению с эквивалентной дискретной реализацией.

Датчики на эффекте Холла играют важную роль в применении в составе компактных бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC) и других продуктов. Датчики на эффекте Холла DRV5011 компании TI (рис. 1), например, при размещении на плате до трех штук позволяют отслеживать скорость вращения, направление и текущее положение небольшого двигателя BLDC. Для вакуумных роботов два датчика DRV5011 могут измерять скорость и направление вращения колес.

Рис. 1. Монеты затмевают крошечные датчики Холла с пластинчатым чипом DRV5011, которые находят применение в самых разных областях, от ручных дрелей до вакуумных роботов.

TI также поддерживает автономные промышленные приложения с линейкой датчиков миллиметрового диапазона с антенной на корпусе (AoP), которые могут обрабатывать различные типы данных и самостоятельно генерировать ответную реакцию в режиме реального времени, включая обнаружение и реагирование на деятельность человека. Настройка параметров датчика позволяет определять дальность до объекта, разрешение и максимальное поле обзора. Конструкция со встроенной AoP с антенной, экономит место на плате, которое в противном случае было бы выделено для отдельной антенны.

Требования к гальванической развязке сигнальных линий

Проблемы могут быть особенно значительными, если вы пытаетесь создать изолятор гальванической развязки с использованием дискретных компонентов, которые могут включать трансформатор, драйвер трансформатора, выпрямитель и регулятор. Вы можете столкнуться с ограничениями в месте возможной утечки для каждого высоковольтного интерфейса между компонентами, что означает, что каждый компонент должен соответствовать требованиям соответствующих органов по сертификации.

В качестве альтернативы вы можете заменить дискретное решение на TI ISOW7841, который обеспечивает гальваническую развязку данных и функцию питания в одном корпусе. ISOW7841 требует всего два развязывающих конденсатора и занимает всего 33% места на плате, необходимого для дискретного решения.

Подход, основанный на ISOW7841, предлагает не только экономию площади печатной платы, но и обеспечивает малую высоту. ISOW7841 имеет толщину всего 2,55 мм по сравнению с 4,1 мм внешнего трансформатора, необходимого для реализации дискретной версии с той же функциональностью. Кроме того, TI имеет сертификаты таких агентств, как UL, VDE, CSA и TÜV SÜD для всех своих изоляторов, причем большинство сертификатов доступно в течение шести месяцев после выпуска устройства. Наконец, такие устройства, как ISOW7841, отличаются простотой, реализуя функции теплового отключения, ограничения тока и плавного пуска без дополнительных компонентов.

Дублирование микросхем

Разрабатывая новое устройство вы используете множество электронных компонентов, в том числе и микросхемы. Для определенности, давайте выберем сдвоенный операционных усилитель (рис. 2). Предположим микросхема поставляется в корпусе с малым контуром без выводов (SON) или (SOT). Однако, единственный функциональный эквивалент может быть только в корпусе (SOIC), (TSSOP) или (VSSOP). Очевидно, что корпуса (SOIC), (TSSOP) или (VSSOP) больше чем (SON) или (SOT).

Рис. 2. Вы можете выбрать двойной операционный усилитель для своей конструкции, но затем обнаружите, что микросхема в данном корпусе недоступны

К счастью, вы можете изменять компоновку печатной платы, чтобы приспособить ее к двум типам корпусов микросхем, тем самым гарантируя, что у вас есть альтернативный поставщик. Например, вы можете развести свою печатную плату для размещения SOIC, а также под использование корпуса SON или SOT (рис. 3). Другие варианты компоновки могут включать TSSOP или SON, TSSOP или SOT, VSSOP или SON, или VSSOP или SOT.

Рис. 3. Вы можете развести свою печатную плату так, чтобы она соответствовала корпусу SOIC или SON (слева) или корпусу SOIC или SOT (справа).

При реализации устройств, которые могут вместить два типа упаковки, помните о двух конструктивных и производственных соображениях. Во-первых, позаботьтесь о том, чтобы обеспечить достаточное расстояние между контактными площадками вашего предпочтительного компактного устройства и контактными площадками вашего более крупного устройства второго поставщика. Обычное правило проектирования печатных плат требует не менее четырех мил свободного места.

Во-вторых, обратите внимание, что площадь основания вашего более крупного устройства второго поставщика может увеличить длину трассы между предпочтительным устройством в компактном корпусе и развязывающими конденсаторами или другими пассивными компонентами, которые должны быть расположены рядом с ним. Во время моделирования или оценки физического прототипа будьте осторожны, чтобы убедиться, что эти более длинные трассы не вызывают нежелательного шума, передаваемого в ваше устройство SON или SOT.

Заключение

Компактные датчики температуры, эффекта Холла и движения (миллиметрового диапазона), а также микросхемы гальванической развязки позволяют втиснуть еще больше функций на более компактные печатные платы для промышленных и других приложений. Одной из возможных проблем при выборе таких устройств, как небольшие операционные усилители, является отсутствие второго поставщика в вашем предпочтительном корпусе SON или SOT.

К счастью, вы можете адаптировать плату для размещения функционально эквивалентных устройств в более крупных корпусах. Хотя ваша печатная плата будет ограничена пространством из-за более крупного корпуса, этот метод обеспечивает простой способ обеспечить замену при невозможности заказа одного из заложенных компонентов и является проверкой инженерного решения, если в будущем потребуется уменьшить габариты платы за счет применения микросхем в более компактных корпусах.

Статья подготовлена с использованием материалов www.electronicdesign.com