Vous possédez un appareil 5 V que vous souhaitez faire fonctionner 24h/24 et 7j/7, que vous ayez ou non de l'électricité ? Ne vous inquiétez pas, Linear Technology a créé un circuit intégré parfait pour vous, le LTC4040 ; avec un assortiment parfait de fonctionnalités, à l'exception peut-être du prix élevé.
[Lukilukeskywalker] a partagé un PCB à examiner – un tampon basé sur le LTC4040 que vous pouvez déposer sur votre PCB chaque fois que vous souhaitez une conception LTC4040. C'est un module vraiment agréable à voir conçu – des éléments comme la prise en charge de LiFePO4 font de ce circuit intégré une solution parfaite pour de nombreux cas d'utilisation de pirates. Par exemple, concevez-vous un Pi HAT personnalisé ? Supprimez ce module pour donner à votre HAT la capacité UPS pour presque aucun effort sur le PCB. si votre Pi ou tout autre ordinateur monocarte a besoin d'un peu de sauce personnalisée, ce module le pimente bien !
Celui-ci est un module bien conçu ! J'ai presque envie d'en produire quelques-uns, juste pour être sûr de les avoir à portée de main. Si vous aimez le LTC4040, compte tenu de ses nombreuses fonctionnalités et tout, ce n'est pas non plus la seule carte en ville – voici encore une autre carte LTC4040 dotée de deux supports 18650, et faire référence à sa conception de PCB m'aidera aujourd'hui dans cette revue, vous pouvez prendre un coup d'oeil aussi !
Maintenant, après avoir longuement examiné ce PCB, il contient quelques éléments dont nous voulons vraiment nous occuper. Une partie de l'examen d'aujourd'hui portera sur la sélection des connecteurs, une autre sur le facteur de forme du module, une certaine disposition et quelques suggestions sur le dimensionnement des composants passifs – les rangées de 1206 composants sont jolies, mais elles constituent aussi potentiellement un problème. Ne perdons pas de temps et approfondissons-le.
Câblage de la batterie et facteur de forme
Le connecteur de batterie utilise JST-SH, une broche pour VBAT et une pour GND. Le problème est que le module est capable de 2,5 A à 5 V = 12 W. À 3,6 V, cela fait 4 A sinon plus et le JST-SH n'est évalué que pour 1 A par broche. Utiliser ce module avec une batterie comme prévu fera fondre les choses. Vous pouvez ajouter un connecteur plus gros comme le JST-PH standard, mais cela augmenterait la taille du module, et mon évaluation est que cette carte n'a pas besoin d'être plus grande qu'elle ne l'est déjà.
Heureusement, il s'agit d'un module open source, nous pouvons donc modifier son brochage assez facilement, en ajoutant des broches pour la batterie dans le mix. Actuellement, cette carte semble compatible avec une maquette, mais ce n'est pas tout à fait le cas – elle est assez large, il faudra donc deux planches à pain pour la manipuler, et une planche à pain serait également probablement déçue par le nombre de broches requis. Dans cet esprit, l’ajout d’épingles en haut semble assez pratique.
En général, mélanger les épingles aidera beaucoup. Mon intuition est de rendre les créneaux du module asymétriques, disons, faites 7-5-5-5 – un côté avec sept broches, trois côtés avec cinq broches. Cela n'a peut-être pas l'air aussi parfait, mais ce qui est important, c'est qu'il sera beaucoup plus difficile de le monter de manière incorrecte, ce que j'ai fait avec un module de ma propre conception – ce n'était pas amusant à réparer. Si vous craignez d'avoir suffisamment de broches pour remplir la combinaison de 22 broches résultante, c'est toujours bien d'ajouter simplement GND, doublement pour un module lié à l'alimentation !
L'ajout de plus de créneaux nous aide également à réorganiser le brochage, libérant ainsi le routage – passons en revue les broches et voyons ce que cela pourrait aider.
Modifications du brochage
Le schéma est vraiment joli – chaque bloc est joliment encadré et sa description est soigneusement répertoriée. En le comparant avec le schéma de référence, ça a l'air plutôt bien !
Il y a quelques lentes à choisir. Par exemple, BST_OFF et CHG_OFF doivent être mis à la terre pour que le circuit intégré fonctionne – fiche technique page 10. Vous pouvez les mettre à la terre via une résistance et les tirer sur une créneaux, mais vous ne pouvez pas les laisser flotter. Ce n’est cependant pas facile à remarquer, à moins de parcourir les broches une à une et de revérifier leur câblage ; Je l'ai remarqué parce que je regardais le tableau, j'ai vu deux broches non connectées et j'ai décidé de vérifier.
Mon intuition est que, d'abord, toutes les broches ont reçu des noms d'alimentation, puis deux d'entre elles ont été manquées car elles n'étaient connectées nulle part, ce qui est une erreur compréhensible.
Conservons le style schématique : ajoutez deux connecteurs supplémentaires, un à 5 broches et un à 7 broches, réorganisez le brochage et conservez-les dans leur propre zone bien délimitée. Le connecteur à 7 broches reçoit les broches de la batterie et une bonne dose de terre, et quant aux 5 broches supplémentaires en bas, elles serviront de broches de terre supplémentaires et nous donneront des emplacements de mélange pour les broches qui sont mieux acheminées vers le sud.
Composants et placement
Avoir 1206 résistances sur un tel module est une arme à double tranchant. D'une part, étant donné la possibilité de réglage, vous voulez absolument des résistances que vous pourrez remplacer facilement, donc le 0402 n'est pas une bonne option. Cependant, le 1206 peut en réalité être plus difficile à remplacer par un fer à souder, car vous devez chauffer les deux côtés. L'écriture est plus lisible sur 1206, sans doute, et c'est aussi sympa que ce module soit optimisé en taille. Néanmoins, par souci de routage, je commencerai par remplacer les LED et les résistances de LED par des composants 0603 – ce sont des résistances que vous n'êtes pas censé remplacer, de toute façon.
De plus, j'ai l'impression que quelques composants doivent être déplacés. Le premier est sans aucun doute le RProg – il gêne le chemin de commutation, passant juste sous le polygone SW. Ensuite, je vais faire pivoter la résistance Rsense pour qu'elle soit orientée verticalement – j'ai l'impression que cela devrait rendre la piste VIN moins gênante et montrer s'il y a de l'espace à libérer sur la gauche.
Résistances remplacées, quelques composants déplacés, et c'est ici que le plaisir commence. La piste IGATE est spécifiquement désignée dans la fiche technique comme assez sensible, au point que le PDF parle de fuite de cette piste vers les autres pistes – il s'agit d'une sortie de pilote de porte FET, après tout. Le fait de serpenter tout autour des pistes de puissance est inconfortable. J'aimerais refactoriser un peu ces FET et voir si je peux rendre la piste IGATE un peu plus simple, peut-être aussi optimiser l'utilisation de l'espace sur la gauche. Ce faisant, je mélangerai de temps en temps des épingles entre les bords crénelés.
Après quelques brassages et réacheminements de composants, j'avais l'impression que je n'allais nulle part. Il était temps d’essayer de reconstruire le circuit de la manière dont il pouvait avoir du sens, en donnant la priorité au chemin d’alimentation et en commençant par celui-ci. Pour cela, j'ai retiré les deux FET, la résistance de détection de courant et le diviseur de rétroaction du circuit, et j'ai essayé de les réorganiser jusqu'à ce qu'ils semblent fonctionner.
Après plusieurs tentatives de placement des composants, j'ai dû me contenter du dernier. I_GATE a fait un détour, même si je l'ai finalement acheminé via-less ; VIN et CLN sont allés sur la couche inférieure pour laisser de la place à I_GATE (et pouvoir se croiser), et tous les signaux non sensibles sont passés dans des vias afin qu'ils puissent être acheminés en dehors de la zone de commutation. Il s’est avéré que le brochage n’est vraiment pas propice à une mise en page soignée ; Je suppose que certaines puces sont comme ça. Peut-être que seul le pilote de porte aurait pu être situé sur ce point particulier, c'est pourquoi la broche IGATE est du côté opposé à l'endroit où le FET pourrait être, au lieu, disons, d'être à côté des sorties V_SYS.
Clarté post-refonte
Le tableau est-il meilleur maintenant ? À bien des égards, oui ; à certains égards, non. Je ne sais pas si c'est nécessairement plus joli, si cela a du sens, il y avait certainement des choses dans l'état original de la planche qui étaient vraiment sympa. Le package choisi pour les FET n'a certainement pas aidé au routage avec ma cible I_GATE à l'esprit, ne laissant aucune marge de manœuvre pour acheminer les éléments entre les broches ; si je devais les changer en DFN8, je pourrais en effet plus facilement fournir une piste de garde VSYS que la fiche technique vous suggère d'utiliser pour I_GATE.
J'ai également un peu réorganisé le brochage. Cela signifie que la distinction latérale STATUT/POWER de la carte d'origine ne fonctionne plus, mais que désormais les broches n'ont plus besoin de traverser la carte, réduisant GND de moitié. Après avoir consulté la fiche technique, je n'ai trouvé aucune utilité à la rupture de la broche CSN, puisqu'il ne s'agit que d'un réseau de résistances de détection ; cet espace est maintenant occupé par une broche GND, et il y a une piste de moins à acheminer.
Il y a maintenant quelques broches GND sur la carte – bien plus que ce dont vous pourriez avoir besoin ; l'en-tête de droite semble particulièrement vide. Si vous le souhaitez, vous pouvez ajouter une jauge de carburant Maxim I2C LiIon sur la carte, car il y a maintenant suffisamment d'espace en haut à droite et pas mal de broches libres à droite. Cela permettrait à votre appareil alimenté par UPS d'interroger également l'état de l'UPS, par exemple. Bien sûr, de tels éléments peuvent toujours être ajoutés à la carte sur laquelle le module serait monté.
J'ai également supprimé les désignations concernant des éléments qui semblaient trop génériques, en particulier les résistances qui n'ont qu'une seule valeur possible et n'auront pas besoin d'être remplacées, comme les résistances LED et les pullups pour les cavaliers de sélection de mode. Dans l’ensemble, cette planche est désormais un peu plus facile à utiliser, et peut-être que sa répartition au sol est un peu meilleure.
L'idée de ce module, ainsi que ses auteurs et ma mise en œuvre sont vraiment cool ! J'espère avoir contribué à le rendre plus cool, ne serait-ce que dans le département des connecteurs de batterie. Les versions pré-révision et post-révision sont open source, vous pouvez donc également baser votre propre module crénelé sur cette carte si vous le souhaitez – c'est une bonne conception de référence pour le LTC4040 ainsi que pour les modules crénelés fabriqués par vous-même. Il ne mesure que 30 mm x 30 mm également, ce qui le rendra très bon marché à fabriquer. J'espère que ma contribution pourra rendre ce module encore plus cool et, à ce stade, je souhaite créer un tableau autour de ce module – restez à l'écoute !
Comme d'habitude, si vous souhaitez une révision de conception pour votre carte, soumettez-nous une astuce avec [design review] dans le titre, un lien vers les fichiers de votre tableau. Fichiers de conception KiCad fortement préférés, à la fois les fichiers stockés dans le référentiel (GitHub/GitLab/etc) et Google Drive/Dropbox/etc louches .zip les liens sont acceptés.
