淺談PCB的(de)電源設計思路

我們電子産品的電源電路主要有線性電源和高頻開關電源。 電源電路是(shì)一個電子産品的重要(yào)組成部分，電源電路設計的(de)好壞，直接牽連産品(pǐn)性能的好壞。從理論上講，線性電源(yuán)是用戶需要多少電流，輸入端就(jiù)要提供多少電流;開關電(diàn)源是用戶需要多少(shǎo)功率，輸(shū)入端就提供多少功(gōng)率。?

線性電源

線性(xìng)電源功率器件工作在線性狀态(tài)，如(rú)我們常用的穩壓芯片LM7805、LM317、SPX1117等。

線性(xìng)電源有整流、濾波、穩壓、儲能等功能元(yuán)件組成，同(tóng)時，一般用(yòng)的線(xiàn)性電源為串聯穩壓電源(yuán)，輸出(chū)電流(liú)等于輸入電流，I1=I2+I3，I3是參考端，電流很小，因此I1≈I3。我們為什麼要講電流，是(shì)因為PCB設計時，每條(tiáo)線的寬度不是随便設的，是要根據原理圖裡元(yuán)件節點間的電流大小(xiǎo)來确定的(請查《PCB設(shè)計銅鉑厚度、線寬和電流關系表》)。電(diàn)流大(dà)小、電流流向要搞清楚，做闆才(cái)恰到好處。
PCB設計(jì)時，元件的布局要緊湊，要讓所有的(de)連線盡可能短(duǎn)，要按原理圖元(yuán)件功能關系去布局元件與走線。本電源圖裡就是先整流、再(zài)濾波、濾波(bō)後才是穩壓(yā)、穩壓後(hòu)才是儲能電容、流經電容(róng)後才給後面(miàn)的電路用電。圖二是上面原理圖的PCB圖，兩個(gè)圖相似。左圖和右圖就是走線(xiàn)有點不一樣，左(zuǒ)圖的電源經整流後直接(jiē)就到了穩(wěn)壓芯(xīn)片的輸(shū)入腳了，然後(hòu)才是穩壓電容，這裡電容所起的濾波效果就(jiù)差了很多，輸出也有問題。右圖就是比較好的圖了。我們不僅要考慮正(zhèng)電源的流向問題，還必須考慮地回流問題，一般來說，正電源線和地回流線要盡可能(néng)同進同出，彼此(cǐ)離近點。

設計線性電(diàn)源PCB時還應注意，線性(xìng)電源的功率穩壓芯片的散熱問題(tí)，熱量(liàng)是怎麼來的(de)，若穩壓芯片前端(duān)電壓是10V，輸出端是5V,輸出電流為500mA，那在(zài)穩壓芯片上就有5V的電壓(yā)降，産生的(de)熱量就為2.5W;如果輸入(rù)端電壓是15V，電壓降就是(shì)10V，産生的熱量就為5W，因此，我們布闆是要根據散熱功率來留出足夠的散熱空間或(huò)合理的散熱片。線(xiàn)性電源一般用在壓差(chà)比較小(xiǎo)，電流(liú)比較小的場合，否則，請改(gǎi)用開關電源電路。

高頻開關電(diàn)源

開關電源就(jiù)是用通過電路控制開關管進行高(gāo)速的導通與截止，産(chǎn)生PWM波形，經過電感和續流二極管，利用電磁電轉換(huàn)的方(fāng)式調壓。開關電源功率大、效率高、發熱小，我們一般用的電路有：LM2575、MC34063、SP6659等(děng)。開關電源理論上是電路兩端功率相等，電壓成反比，電流成反比。

開關電源PCB設計(jì)時，需要注意的地方是:反饋線的引入點(diǎn)、續流二極(jí)管是給誰續流。從圖三可以看出，U1導通時，電流(liú)I2進入電感L1，電感的特性是(shì)電流在電(diàn)感裡流過時不能突然産生，也不能突然消失，電流(liú)在電感裡的變化時有一(yī)個時(shí)間過程的。在脈沖電(diàn)流I2流(liú)過電感的作用下，有部分(fèn)電能轉換成磁能，電流逐漸(jiàn)增大，到一定(dìng)時候(hòu)，控制電路U1關斷(duàn)了(le)I2，由于電感的特性(xìng)，電流不能突然消失(shī)，這時候二極管起作用了，它接替電流I2，所以叫續(xù)流二極管，可以看出，續(xù)流二極管是給電感用的，續流的電流I3是從C3的負端(duān)出發，經(jīng)D1，L1後流入C3的正端，這裡就(jiù)相當(dāng)于抽水機，利用(yòng)電感的能量，把電容C3的電壓提高了。還有就是電壓(yā)檢測(cè)的反饋線引入點問題，應該是經過濾波後的(de)地方(fāng)反(fǎn)饋回去，不然會(huì)使輸出的電壓紋波更大。這(zhè)兩點是我們很多PCB設(shè)計人員(yuán)經常忽視的(de)地方(fāng)，以為同一個網絡，接在那兒不是一樣(yàng)，其實接的地方不一樣，性能影響是很(hěn)大的。圖四(sì)是LM2575開關電源PCB圖，大家看看錯的那幅圖(tú)是哪裡(lǐ)錯了。

我(wǒ)們為什麼要詳細講原理圖原理，因為(wéi)原理圖裡包含了許多畫PCB的(de)信息，如(rú)元件引腳的接入點，節點(diǎn)網絡的電(diàn)流大小等(děng)，看清楚了原理圖，PCB設計就(jiù)不成問題了。LM7805和LM2575電路分别表示了了線性電源(yuán)和開(kāi)關電源的典型布闆電路，做PCB時，直接按這兩種(zhǒng)PCB圖布(bù)局與布線就行，隻是産品(pǐn)不同，電路闆也不同，根據實際情況調整。所以的電(diàn)源電路的原理及布闆(pǎn)方式都是如(rú)此，而每個電子(zǐ)産品都離不開電源及其電路，因此，學通了這(zhè)兩個電路(lù)，其它的也了然于胸了。

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