Perché tracciano LTZ1000 a forma di spirale?

Stavo sfogliando le immagini di Google dell'IC di riferimento di tensione LTZ1000 . Ho visto che in alcuni dei PCB, le tracce che vanno a LTZ1000 sono a forma di spirale e tra loro rimangono degli spazi vuoti. Qual è la ragione dietro questo?

Serve per ridurre il gradiente termico attraverso il dispositivo.

Una traccia a più lungo meandro porterà meno calore verso e attraverso la parte rispetto a una breve traccia dritta. Si noti inoltre che il substrato PCB è stato fresato tra le piste; il PCB probabilmente conduce la maggior parte del calore.

Normalmente pensiamo che un PCB svolga principalmente la funzione elettrica di collegamento delle parti e la funzione meccanica di tenerle saldamente. Poiché il processo di produzione è semplice, affidabile e preciso, i PCB sono utili anche per semplici compiti di ingegneria meccanica come questo.

La scheda tecnica dice:

Gli effetti della termocoppia sono uno dei problemi più gravi e possono causare deviazioni apparenti di molte ppm / ° C e causare rumore a bassa frequenza. I cavi di ingresso kovar del pacchetto TO-5 formano termocoppie quando sono collegati a schede PC in rame. Queste termocoppie generano uscite di 35µV / ° C. È obbligatorio mantenere i cavi dello zener e del transistor alla stessa temperatura, altrimenti da queste termocoppie si possono facilmente prevedere cambiamenti da 1 ppm a 5 ppm della tensione di uscita.

Quindi il design elaborato della scheda sembra contrastare specificamente questo effetto termocoppia. I cavi sottili e i ritagli aumentano la resistenza termica dal resto della scheda al dispositivo e i motivi circolari vicino e sotto di esso cercano di mantenere l'impronta di una regione altamente conduttiva.

Oltre ai motivi addotti (EMF termici, principalmente, sollecitazioni meccaniche penso che siano meno un problema con TO5 che con un riferimento SMT) ridurrà anche il consumo di energia. L'LTZ1000 funziona normalmente in modalità (internamente) a forno con lo stampo a forse 70 ° C, quindi è una fonte di calore maggiore sulla scheda con quantità relativamente vaste (per un circuito di precisione) di calore che fluisce radialmente verso l'esterno dal dispositivo al PCB circostante . Riducendo le perdite termiche attraverso la scheda (e mantenendo la scheda ai cavi solida e con qualcosa di simile a un piano di massa), è possibile ridurre al minimo i disturbi e le perdite.

Aumentando la resistenza termica in relazione alla massa termica sulla confezione, il termoregolatore sarà in grado di mantenere più costante la temperatura dello stampo (e quindi della giunzione di riferimento zener sepolta), a parità di altre condizioni.

Infine, in una tipica applicazione LTZ1000 ci saranno altre parti che potrebbero essere influenzate da gradienti termici sul PCB causati dall'avere una parte con dissipazione di potenza grande e variabile. L'isolamento termico aiuta anche in questo.

Ovviamente, la cottura in forno dell'intero circuito potrebbe essere migliore dal punto di vista della stabilità (ma non delle perdite, a meno che il 'forno' non si raffreddi troppo), ma questo è spesso poco pratico. Una serie di dispositivi LTZ1000 può essere utilizzata per ottenere una stabilità leggermente migliore (migliorando idealmente con la radice quadrata della quantità di dispositivi) - costosa ma non nella gamma dei dispositivi di blocco Coulomb.

Oltre a ridurre al minimo gli effetti termici diretti , il PCB viene macinato per ridurre al minimo la meccanica stress esercitato sui cavi dall'espansione e dalla contrazione del resto del PCB. Tali sollecitazioni possono essere trasmesse al pacchetto e direttamente al silicio all'interno, causando offset di tensione indesiderati.

Dave Jones ne discute in un recente video EEVblog .