Ana içeriğe geç
Revizyon Bilgisi

Bu teknik doküman B107AA R6 için hazırlanmış olup yeni yapılacak olan tasarımlara kaynak niteliğindedir.

3V3 Ana Dijital Besleme

B107AA R6 3V3 LDO (AP2112K)
ipucu

Bu sayfa 2026-01-11 tarihinde güncellendi (R6 format + maliyet analizi eklendi).

B107AA‑R6 modülünün dijital/sinyal tarafı yani modül ana beslemesi 3V3 üzerinden çalışır. 3V3 hattı; MCU, I2C haberleşme hatları ve kart üzerindeki düşük güç dijital çevre birimleri için “omurga” niteliğindedir.

R6 mimarisinde 3V3, 5V rayından türetilir ve sabit çıkış AP2112K‑3.3TRG1 (600mA sınıfı CMOS LDO) ile üretilir.

Tasarım hedefleri​

KalemHedef
LDO giriş gerilimiVIN=5 VV_{IN}=5\,\mathrm{V} (5V rayı)
Çıkış gerilimiVOUT=3.3 VV_{OUT}=3.3\,\mathrm{V}
Kullanım profili7/24 açık dijital omurga
Gürültü hedefiDijital rayda düşük ripple / stabil reset davranışı
ÖncelikBasitlik + saha güvenilirliği
not

R6’da 5V rayı kapanırsa 3V3 de düşer ve sistem resetlenir. Bu davranış mimarinin bir parçasıdır; “3V3 ayrı güç adası” olarak kurgulanmamıştır.

Neden AP2112K?​

AP2112K, 3V3 dijital omurga için R6 hedefleriyle uyumlu bir “modern LDO” karakteri sunar:

  • Düşük boşta tüketim (Iq): 7/24 açık sistemlerde batarya tarafındaki gereksiz tüketimi azaltır.
  • Düşük dropout: 5V rayı düşmeye başladığında 3V3’ün regülasyonda kalma marjı artar.
  • Kapasitör esnekliği: Giriş/çıkışta ≥1 μF\ge 1\,\mu\mathrm{F} kapasitör ile stabil çalışacak şekilde tasarlanmıştır (X7R/X5R önerilir).
  • 600mA sınıfı: MCU + dijital çevre birimleri için geniş bir akım marjı sağlar.
uyarı

AP2112K (SOT‑25) küçük bir pakettir. 3V3 akımı büyüdükçe PlossP_{loss} aynı kalır fakat ısıyı atmak zorlaşır. Eğer 3V3 hattı sürekli yüksek akım çekecekse, aynı ailede daha termal güçlü paketlere (SOT‑89‑5 / SO‑8) geçiş planlanmalıdır.

Dropout ve minimum giriş gerilimi​

Regülasyonda kalmak için yaklaşık koşul:

VIN(min)≈VOUT+VdropoutV_{IN(min)} \approx V_{OUT}+V_{dropout}

AP2112K için 3.3V versiyonda tipik dropout şu şekilde ele alınır:

Vdropout(typ)≈0.25 VV_{dropout(typ)} \approx 0.25\,\mathrm{V} (yüksek yükte)

Vdropout(max)≈0.40 VV_{dropout(max)} \approx 0.40\,\mathrm{V} (yüksek yükte)

Bu durumda yaklaşık minimum giriş gerilimi:

VIN(min,typ)≈3.3+0.25=3.55 VV_{IN(min,typ)} \approx 3.3+0.25=3.55\,\mathrm{V}

VIN(min,max)≈3.3+0.40=3.70 VV_{IN(min,max)} \approx 3.3+0.40=3.70\,\mathrm{V}

5V tarafı için pratik marj kuralı​

Sahada “reset istemiyoruz” hedefi için 5V rayında şu marjı korumak gerekir:

VIN≥3.3 V+Vdropout+VmarginV_{IN} \ge 3.3\,\mathrm{V}+V_{dropout}+V_{margin}

Burada VmarginV_{margin}; transient’ler, kablo düşümü ve ölçüm belirsizliği için bırakılan paydır.

Termal kayıp hesabı​

LDO kaybı:

Ploss=(VIN−VOUT)⋅IOUTP_{loss}=(V_{IN}-V_{OUT})\cdot I_{OUT}

VIN=5.0 V,VOUT=3.3 V⇒(VIN−VOUT)=1.7 VV_{IN}=5.0\,\mathrm{V},\quad V_{OUT}=3.3\,\mathrm{V}\Rightarrow (V_{IN}-V_{OUT})=1.7\,\mathrm{V}

3V3 yük akımı (IOUTI_{OUT})Ploss≈1.7⋅IOUTP_{loss}\approx 1.7\cdot I_{OUT}
50 mA50\,\mathrm{mA}0.085 W0.085\,\mathrm{W}
100 mA100\,\mathrm{mA}0.170 W0.170\,\mathrm{W}
200 mA200\,\mathrm{mA}0.340 W0.340\,\mathrm{W}
300 mA300\,\mathrm{mA}0.510 W0.510\,\mathrm{W}
400 mA400\,\mathrm{mA}0.680 W0.680\,\mathrm{W}
500 mA500\,\mathrm{mA}0.850 W0.850\,\mathrm{W}
600 mA600\,\mathrm{mA}1.020 W1.020\,\mathrm{W}

Sıcaklık artışı sezgisi​

Isıl artış yaklaşık:

ΔT≈Ploss⋅θJA\Delta T \approx P_{loss}\cdot \theta_{JA}

Burada θJA\theta_{JA} pakete ve PCB bakır alanına bağlıdır. Küçük paketlerde (SOT‑25) θJA\theta_{JA} daha büyüktür; aynı PlossP_{loss}’ta daha fazla ısınma görülür.

Kılıf seçim yorumu​

  • 3V3 akımı 100–250mA bandındaysa, AP2112K ile termal risk genelde yönetilebilir.
  • 3V3 akımı 300mA+ seviyelerine çıkıyorsa, SOT‑25 pakette ısınma ve termal marj kritikleşir. Bu durumda aynı regülatör ailesinin SOT‑89‑5 / SO‑8 paketleri tercih edilmelidir.

Kapasitörler ve stabilite​

AP2112K, giriş ve çıkışta ≥1 μF\ge 1\,\mu\mathrm{F} kapasitör ile stabil çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Seramik kapasitör kullanılacaksa X7R/X5R dielektrik tercih edilmelidir.

Seçim kriterleri (R6)​

  • Gerilim dayanımı (MLCC): 3V3 rayında pratik kural

Vrated≥2×VworkingV_{rated}\ge 2\times V_{working}

Bu nedenle 3V3 için MLCC’de 6.3V veya 10V tercih edilir.

  • Dielektrik: X7R/X5R; Y5V/Z5U kullanılmaz.
  • DC bias: MLCC’de efektif kapasite düşer; bu yüzden 1µF “min” şartı sağlansa bile pratikte 4.7–10 μF4.7\text{–}10\,\mu\mathrm{F} seçimi daha güvenlidir.
  • Yerleşim: CIN ve COUT mutlaka regülatör pinlerine yakın olmalıdır.

Önerilen kapasitör seti​

  • Giriş (5V→LDO):

    • Minimum: 1 μF1\,\mu\mathrm{F} X7R
    • Önerilen: 4.7–10 μF4.7\text{–}10\,\mu\mathrm{F} X7R + 100 nF100\,\mathrm{nF}

  • Çıkış (3V3):

    • Minimum: 1 μF1\,\mu\mathrm{F} X7R
    • Önerilen: 4.7–10 μF4.7\text{–}10\,\mu\mathrm{F} X7R + 100 nF100\,\mathrm{nF}
ipucu

3V3 hattında “reset istemiyoruz” hedefi için yalnız regülatör çıkışı değil, kritik yüklerin (MCU, haberleşme hatları, RF yardımcı devreleri vb.) yakınına da ek 1–10 μF1\text{–}10\,\mu\mathrm{F} bypass kondansatörleri konumlandırmak sahada fark yaratır.

Komponent seçimi​

Regülatör​

  • U? – AP2112K‑3.3TRG1 (600mA sınıfı, SOT‑25)

Termal marj için paket alternatifi (aynı aile)​

Eğer 3V3 akımı büyüyecekse veya kutu içi sıcaklık artacaksa, footprint planlamasında aşağıdaki paketler ciddi avantaj sağlar:

  • AP2112R5‑3.3TRG1 (SOT‑89‑5)
  • AP2112M‑3.3TRG1 (SO‑8)

Kapasitör seçim parametreleri​

  • MLCC: X7R/X5R, 6.3V veya 10V, mümkünse 0805/1206 (DC‑bias marjı için)
  • Bypass: 100 nF100\,\mathrm{nF} X7R, 25–50V (genel bypass)

Örnek kapasitör PN yaklaşımı​

Bu listede amaç net sınıf tanımlamaktır; stok durumuna göre eşdeğer seçilir:

  • CIN / COUT (önerilen): 10 μF10\,\mu\mathrm{F}, X7R, 10V, 0805/1206
  • CIN / COUT (minimum): 1 μF1\,\mu\mathrm{F}, X7R, 10V, 0603/0805
  • Bypass: 100 nF100\,\mathrm{nF}, X7R, 50V

PCB yerleşim notları​

  • Regülatörün CIN ve COUT kapasitörleri pin dibine yerleştirilir.
  • 3V3 dağıtımında dar boğaz bırakılmaz; kritik dijital yüklerin dönüş akımı kısa tutulur.
  • SOT‑25 paket için bakır alan küçük kalırsa ısınma artar; mümkün olduğunca GND bakırı genişletilir.
  • 3V3 hattı, 5V röle transient’lerinden mümkün olduğunca ayrıştırılır (toprak dönüş yolunu kontrol et).

Ölçüm ve doğrulama​

  • TP_3V3: Boşta 3.3 V3.3\,\mathrm{V} doğrula.
  • MCU + dijital yük altında 3V3 droop/ripple ölç.
  • 5V üzerinde transient oluştuğunda 3V3 davranışını gözle (reset eşiği ve brown‑out ayarı ile birlikte).
  • Regülatör sıcaklığını gerçek saha senaryosunda ölç (kutu içi dahil).

AP2112K alternatifi regülatörler​

R6 tasarım hazırlığında amaç; 3V3 hattında kararlılık ve saha güvenilirliğini korurken maliyeti optimum tutmaktır. AP2112K seçimi genel amaçlı bir “denge noktası”dır; aşağıdaki alternatifler ihtiyaç oluşursa değerlendirilir.

Seçim kriterleri​

  • Kararlılık: MLCC ile stabil çalışabilmeli.
  • Dropout / marj: 5V rayı düştüğünde 3V3’ün regülasyondan çıkma eşiği.
  • Iq (quiescent): 7/24 açık sistemlerde batarya tüketimi.
  • Maksimum akım: 3V3’te tepe/ortalama akım.
  • Termal: Paket + bakır alan ile kaybı taşıyabilme.

Öneri tablosu​

SıraSınıfÖrnek ailelerNeyi iyileştirir?Ne zaman seçilir?Not
1Ultra düşük maliyet LDOME6211 / XC6206 sınıfıÇok düşük maliyetYük düşükse ve iyi doğrulama yapılacaksaLot/üretici değişkenliği için test şart
2Mainstream modern LDOAP2112K / TLV75x / MCP18xx sınıfıDengeli dropout + Iq + stabiliteDijital 3V3 omurgaR6 için varsayılan seçim sınıfı
3Düşük gürültü / yüksek PSRR LDOTPS7A / ADP sınıfıDaha temiz 3V3Hassas analog/ADC referansı varsaDijital omurgada her zaman şart değil
4Senkron buck (3V3)TPS62xxx / MP21xx sınıfıIsınmayı ciddi azaltır, verim artar3V3 akımı büyüdüyse (500mA+)EMI/layout disiplin ister

Tahmini maliyet analizi (3V3 dijital omurga)​

Aşağıdaki maliyetler tahmini olup tedarikçi/adet/stok/kur durumuna göre değişir. Amaç; 3V3 omurganın BOM etkisini ve alternatiflerin maliyet farkını görünür kılmaktır.

bilgi

Bu maliyet tablosu yalnız 3V3 regülatör + giriş/çıkış kapasitörleri alt bloğunu kapsar.

  • 5V boost (TPS61088) ayrı sayfada,
  • GSM 3V8 besleme (LT1528) ayrı sayfada,
  • Şarj/power‑path (BQ24298) ayrı sayfada,
  • Fuel gauge (MAX17055) ayrı sayfadadır.

Varsayımlar (R6 hedef)​

  • Regülatör: AP2112K‑3.3TRG1 (SOT‑25)
  • CIN: 10 μF10\,\mu\mathrm{F} + 100 nF100\,\mathrm{nF}
  • COUT: 10 μF10\,\mu\mathrm{F} + 100 nF100\,\mathrm{nF}
  • MLCC: X7R, 10V, 0805/1206 (DC‑bias marjı için)

Komponent seçimi + alternatifler (fiyat karşılaştırmalı)​

FonksiyonSeçenekPaket / sınıfPrototip (1–10)Pilot (100)Seri (1k+)Not
3V3 LDO (varsayılan)AP2112K‑3.3TRG1SOT‑25, 600mA$0.22$0.14$0.09R6 varsayılan; BOM sade
3V3 LDO (termal güçlü)AP2112R5‑3.3TRG1SOT‑89‑5$0.32$0.22$0.16300mA+ sürekli akımda daha rahat
3V3 LDO (termal güçlü)AP2112M‑3.3TRG1SO‑8$0.36$0.25$0.18Bakır alan/ısı yayılım avantajı
Ucuz LDO sınıfıME6211‑3.3 / XC6206‑3.3SOT‑23$0.12$0.07$0.05Lot değişkenliği → test şart
Modern LDO sınıfıTLV75533 / MCP18xxSOT‑23‑5$0.35$0.24$0.17PSRR/kararlılık varyantına göre
Buck (verim odaklı)TPS62xxx / MP21xxQFN/SOT$0.90$0.65$0.45500mA+ akımda ısıyı düşürür, EMI zor
uyarı

Fiyatlar tedarik kanalına göre ciddi değişir.

R6 için “en iyi” seçim her zaman en ucuz olan değildir: 3V3 omurga kararsız olursa tüm sistem resetlenir ve saha maliyeti BOM’dan pahalıya gelir.

R6 hedef BOM kırılımı (AP2112K + kapasitörler)​

KalemAdetPrototip (1–10)Pilot (100)Seri (1k+)Not
AP2112K‑3.3TRG11$0.22$0.14$0.09SOT‑25
CIN: 10 μF10\,\mu\mathrm{F} X7R 10V1$0.09$0.06$0.040805/1206
COUT: 10 μF10\,\mu\mathrm{F} X7R 10V1$0.09$0.06$0.040805/1206
CIN bypass: 100 nF100\,\mathrm{nF} X7R1$0.004$0.002$0.00150402/0603
COUT bypass: 100 nF100\,\mathrm{nF} X7R1$0.004$0.002$0.00150402/0603
TOPLAM (3V3 blok)$0.408$0.264$0.173Regülatör + CIN/COUT

Opsiyonel ekler​

OpsiyonAdetPrototipPilotSeriAçıklama
3V3 omurga bulk (22–47µF ek)1–2$0.18$0.12$0.08Reset riski görülürse
TVS/ESD (3V3 hat koruma)1$0.08$0.06$0.04Harici konnektöre gidiyorsa
ipucu

Bu blokta maliyet düşürmek istiyorsan, önce kapasitör boyutunu/kategorisini optimize et.

Regülatörü “aşırı ucuz” sınıfa çekmek, sahada reset/kararsızlık riski doğurursa toplam maliyeti artırır.