淺(Qian)談PCB的電源(Yuan)設[She]計思路

我們(Men)電子産品的電源電路主要有線性電源和高頻開[Kai]關電源。 電源電路是一個電子産品的重要組[Zu]成部分，電(Dian)源電路設計的好壞(Huai)，直接牽連産品[Pin]性能的好(Hao)壞。從理(Li)論上講，線性[Xing]電源(Yuan)是用戶需要(Yao)多(Duo)少(Shao)電流，輸入端就要(Yao)提供多少電流;開(Kai)關[Guan]電源是用戶需[Xu]要多少功率，輸入[Ru]端就提供多少功率。?

線性電(Dian)源

線性電(Dian)源功率器件工作在線性狀态(Tai)，如我們常用的穩壓[Ya]芯片LM7805、LM317、SPX1117等。

線性電源(Yuan)有整流、濾波、穩壓、儲能等功能元件組成，同[Tong]時，一般用[Yong]的線性電源為串聯穩壓電源，輸出[Chu]電流等于輸入(Ru)電流，I1=I2+I3，I3是參考端[Duan]，電流[Liu]很小，因此I1≈I3。我們為什[Shi]麼要講電流，是因為(Wei)PCB設計時，每條線的寬[Kuan]度不是随便設的，是要根[Gen]據原理圖裡[Li]元件節[Jie]點間的電(Dian)流大小來确定的(請查《PCB設(She)計銅鉑厚度、線寬(Kuan)和[He]電流關系表》)。電[Dian]流大(Da)小、電流流(Liu)向要搞[Gao]清(Qing)楚，做闆才[Cai]恰到好處(Chu)。
PCB設計[Ji]時，元件的布局(Ju)要[Yao]緊湊，要讓所有的連線(Xian)盡可能短，要(Yao)按原理圖元(Yuan)件功能關[Guan]系去布局元件與走線。本電源圖裡(Li)就是[Shi]先整流、再[Zai]濾波、濾波後才是穩壓、穩壓後才是儲能電容、流經(Jing)電容後才給後面的電路用(Yong)電。圖二是上面原理圖的[De]PCB圖，兩個圖相似。左圖和右圖[Tu]就是走線(Xian)有點不一[Yi]樣，左(Zuo)圖的電源經整流[Liu]後直接[Jie]就到了穩(Wen)壓芯片的輸(Shu)入腳[Jiao]了，然後[Hou]才是穩壓[Ya]電容，這裡電容(Rong)所起的濾波效果就差了很多，輸出也有問題[Ti]。右圖就是比較[Jiao]好的圖了。我(Wo)們(Men)不僅要考慮正(Zheng)電源的流向問(Wen)題，還必須考慮地回流問題，一般來說(Shuo)，正電源(Yuan)線和地回流[Liu]線要盡可能同(Tong)進同出，彼(Bi)此離近[Jin]點。

設(She)計線性電[Dian]源(Yuan)PCB時還應注意(Yi)，線性電源的[De]功(Gong)率穩壓芯(Xin)片的散熱問題，熱量是怎麼來的[De]，若穩壓芯片前端[Duan]電壓是10V，輸出端是5V,輸出電流為500mA，那在[Zai]穩[Wen]壓芯片上就有5V的電壓[Ya]降[Jiang]，産生的(De)熱量就為2.5W;如果輸[Shu]入(Ru)端電壓是15V，電壓(Ya)降就是10V，産生的[De]熱量就為[Wei]5W，因此，我們布闆是要根據散熱功[Gong]率(Lü)來留出足夠的散熱空(Kong)間[Jian]或[Huo]合理的[De]散熱片。線(Xian)性電源一般用(Yong)在壓差比較[Jiao]小，電流(Liu)比較[Jiao]小的(De)場合，否則，請改(Gai)用開關電源電路(Lu)。

高(Gao)頻開關電[Dian]源

開關電源就[Jiu]是用通過電路(Lu)控制開關管進行高[Gao]速的導通與[Yu]截止，産生PWM波形，經過電感和[He]續流二極管，利用電磁電轉換的方式調壓。開關電源功率大(Da)、效率(Lü)高、發熱小[Xiao]，我們一般用的電路有(You)：LM2575、MC34063、SP6659等。開關[Guan]電源理論上是(Shi)電路兩端功率相等，電壓成(Cheng)反比，電流成反比。

開關電(Dian)源PCB設計(Ji)時，需要注意的地方是:反[Fan]饋線(Xian)的引入點、續(Xu)流[Liu]二極管是[Shi]給誰[Shui]續流。從圖三可(Ke)以(Yi)看出，U1導通時，電流I2進入(Ru)電感L1，電感的[De]特性是電流在電感裡[Li]流過時(Shi)不能突[Tu]然産生，也不能[Neng]突(Tu)然消失，電流(Liu)在電感裡的變[Bian]化時[Shi]有一[Yi]個時(Shi)間過程(Cheng)的。在脈沖電(Dian)流I2流[Liu]過電(Dian)感(Gan)的作用下，有部分電能轉換[Huan]成磁能，電流逐(Zhu)漸增大[Da]，到一定[Ding]時候，控制電路U1關斷[Duan]了I2，由于電感的特性，電流(Liu)不能突然消(Xiao)失，這時候二極管起作用了，它接替(Ti)電流I2，所(Suo)以叫(Jiao)續流二極管，可以看出(Chu)，續流二極管[Guan]是(Shi)給電感用的，續流的(De)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[Chou]水機，利用[Yong]電感的能量，把電容(Rong)C3的電(Dian)壓提高了。還[Hai]有就是電壓(Ya)檢測的反饋(Kui)線引入點問(Wen)題，應該是經過(Guo)濾波後的(De)地方反[Fan]饋(Kui)回去，不然會使[Shi]輸出的電壓紋波更大。這[Zhe]兩點是我(Wo)們[Men]很多PCB設計人(Ren)員經常忽視的(De)地方[Fang]，以為同一個網(Wang)絡(Luo)，接在那兒不[Bu]是一[Yi]樣，其實接的地方(Fang)不(Bu)一樣，性能影(Ying)響是很大的。圖四是[Shi]LM2575開關(Guan)電源PCB圖，大家(Jia)看看錯的(De)那[Na]幅圖[Tu]是哪裡錯了。

我們[Men]為什麼要詳細講原理圖原理，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，節點網絡的電流大小等(Deng)，看清楚了(Le)原(Yuan)理圖，PCB設計就[Jiu]不成問題了。LM7805和(He)LM2575電路分别(Bie)表示了了(Le)線性電源和開(Kai)關(Guan)電[Dian]源的典型布闆電路(Lu)，做PCB時，直接按(An)這兩種[Zhong]PCB圖布局與(Yu)布線就(Jiu)行，隻是(Shi)産品不同，電路(Lu)闆[Pan]也不同，根據實際情況調整。所以的電[Dian]源電路的原(Yuan)理及布[Bu]闆方式都是如此，而每個電子産品都離(Li)不開[Kai]電源及其電路(Lu)，因此，學通了這兩個電路，其它的也了然于胸[Xiong]了。

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