淺談PCB的電源設計思路

我們電子産品的[De]電源電路主要有線性(Xing)電[Dian]源和高頻開[Kai]關電源。 電源電路是一個電子産品的重(Zhong)要組[Zu]成部分，電(Dian)源電[Dian]路[Lu]設計的好壞(Huai)，直接牽連産品性能的好(Hao)壞。從理論上(Shang)講，線性電源是用戶需要多少電流，輸[Shu]入端就要提[Ti]供多少電流;開關電源是用戶需(Xu)要多[Duo]少功率，輸入端就提供多(Duo)少功率。?

線性電源

線性(Xing)電源功率器件工[Gong]作在線性(Xing)狀态，如我們常用的穩壓(Ya)芯片LM7805、LM317、SPX1117等。

線性電源有整流、濾波(Bo)、穩壓、儲能等功能元[Yuan]件組成，同[Tong]時[Shi]，一般用[Yong]的線(Xian)性電源為串聯(Lian)穩壓電源(Yuan)，輸出電流等于輸入電流(Liu)，I1=I2+I3，I3是參考端，電流很小，因此(Ci)I1≈I3。我們為什(Shi)麼要講電流，是因為PCB設計時，每條(Tiao)線[Xian]的寬度不是随(Sui)便設的，是要根據原理圖裡元件節[Jie]點間(Jian)的電流大小[Xiao]來确定的(請查《PCB設計銅(Tong)鉑厚度、線寬和[He]電流關系表》)。電流大(Da)小、電[Dian]流流向要搞清楚，做闆才[Cai]恰到好處。
PCB設計時，元件的布局[Ju]要緊(Jin)湊，要讓所有的(De)連線盡可能短(Duan)，要[Yao]按原理圖元件功(Gong)能關系去布局元件與走(Zou)線。本電源圖裡就是(Shi)先整流、再(Zai)濾(Lü)波、濾波(Bo)後才(Cai)是穩壓、穩壓後才是儲能電容、流經電容後才給後面的電路(Lu)用電。圖二是上(Shang)面原理圖的PCB圖(Tu)，兩個(Ge)圖相似。左圖和右圖就是走(Zou)線有點不一樣，左圖的電源經整[Zheng]流後直接就到了穩[Wen]壓芯(Xin)片的輸入腳了[Le]，然後才是穩壓[Ya]電容，這裡電容所起的濾波[Bo]效(Xiao)果就差了很多[Duo]，輸出也有問題。右圖就是比較(Jiao)好[Hao]的圖了。我們不僅要考慮正(Zheng)電源的流向問題，還(Hai)必須考慮地回[Hui]流問題，一般(Ban)來說，正電源[Yuan]線和地回流線要盡可能同進同出，彼此離近點。

設[She]計線性電源[Yuan]PCB時還應注意，線性[Xing]電源的[De]功率穩壓芯片的散熱問題，熱量是怎麼來的，若穩壓芯片前端電壓是10V，輸出端是5V,輸出電流為500mA，那在穩(Wen)壓芯片上就有5V的電壓[Ya]降，産生的熱量(Liang)就為2.5W;如果輸入端電壓是15V，電壓降就是10V，産生的(De)熱量(Liang)就為[Wei]5W，因此，我們(Men)布闆是要[Yao]根據散熱功率(Lü)來留[Liu]出足夠的散熱空間(Jian)或合理的(De)散熱片。線性電源一般用[Yong]在壓差比較小(Xiao)，電流比較小的(De)場合，否(Fou)則，請改[Gai]用開關電源電路(Lu)。

高頻開關(Guan)電源

開關電源(Yuan)就[Jiu]是用通過電路控制開關管進行高[Gao]速的導通(Tong)與截止，産(Chan)生PWM波形，經過電感[Gan]和(He)續流二極[Ji]管，利用電磁電轉換的方式調[Diao]壓。開關電源功率大(Da)、效率高、發熱小，我們一般用的電路有[You]：LM2575、MC34063、SP6659等。開關電源理論上是[Shi]電[Dian]路兩端功率(Lü)相等，電壓成反比，電流成(Cheng)反比(Bi)。

開關電源PCB設計(Ji)時，需要注意的地方是:反饋線的引入點、續流(Liu)二極管是[Shi]給誰(Shui)續流。從圖三可以看出，U1導通時[Shi]，電流[Liu]I2進入電感L1，電感的特性是(Shi)電流在電(Dian)感裡(Li)流過時不能突(Tu)然産生，也不能突然消失，電流(Liu)在電感裡的變化時有一個時間過程[Cheng]的。在脈沖電流I2流過電感[Gan]的作用下[Xia]，有[You]部分電能轉換成磁能，電(Dian)流逐漸增大，到一定[Ding]時候，控制電路U1關(Guan)斷了(Le)I2，由于電[Dian]感的特性，電流不能突然消失，這時候二極管起作[Zuo]用了，它接替電流I2，所以叫[Jiao]續流(Liu)二極管，可[Ke]以看出，續流二極管是給電感用的，續流的電流[Liu]I3是從C3的負端(Duan)出發，經D1，L1後流(Liu)入C3的正端，這裡就相當于抽水機(Ji)，利用電感的能量，把電容C3的電(Dian)壓提高了。還有(You)就是電壓[Ya]檢測的反饋線引入[Ru]點(Dian)問題，應該是[Shi]經過濾波後的[De]地方反(Fan)饋回(Hui)去[Qu]，不然會使(Shi)輸出的電壓[Ya]紋波更(Geng)大。這兩點是我[Wo]們很多PCB設計人[Ren]員經常忽視的[De]地方，以為同一個網絡(Luo)，接在那兒不(Bu)是一(Yi)樣，其(Qi)實接的地方不[Bu]一樣，性能影響[Xiang]是很大的。圖四是LM2575開關[Guan]電源PCB圖[Tu]，大家[Jia]看看錯的(De)那幅圖是哪裡錯了。

我們為(Wei)什(Shi)麼要詳細[Xi]講原理圖原理，因為(Wei)原理圖裡包含了許多畫PCB的信息，如[Ru]元件引腳的接入點，節點網絡的電[Dian]流大小等[Deng]，看清楚[Chu]了原理圖，PCB設計就不成問題了。LM7805和LM2575電路分别表示了了線(Xian)性電源和開關[Guan]電源的(De)典型布闆電路，做PCB時，直接按[An]這兩種(Zhong)PCB圖布[Bu]局與(Yu)布線就行[Hang]，隻是産品不同，電路[Lu]闆也不同，根據實際情況調整[Zheng]。所以的電(Dian)源電路的原(Yuan)理及布[Bu]闆方式都是如此[Ci]，而(Er)每個電子産品都離不開電源及其電路，因此，學(Xue)通了這兩個電路(Lu)，其它的也了然于胸(Xiong)了。

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