淺談PCB的電源(yuán)設計思路

我們(men)電子産品的電源電(diàn)路主(zhǔ)要有線性電源和高頻開關電源。 電源電(diàn)路是一個電子産品的重要組(zǔ)成部分，電(diàn)源電(diàn)路設計的好壞，直接牽連産品性能的好壞。從理論上講，線性電源(yuán)是用戶需要多少電流，輸(shū)入端就要提供多少電流;開關(guān)電源是用戶需要多少功率，輸入(rù)端就提供多少功率。?

線性電源

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

線性電源有整流、濾波、穩壓、儲能等功能元件組成，同時，一般用的線性電源為串聯(lián)穩壓電源，輸出電流等于輸入電流，I1=I2+I3，I3是(shì)參考端，電流很小，因此I1≈I3。我們(men)為什麼要講電流，是因為PCB設計時，每條線(xiàn)的寬度不是随便設的，是要根據原理圖裡元(yuán)件節(jiē)點間的電流大小(xiǎo)來确定的(請(qǐng)查《PCB設(shè)計銅鉑厚度、線寬和電流關系表》)。電(diàn)流大小、電流流向要搞清楚，做闆才恰到好處。
PCB設計時，元件的布局要(yào)緊湊，要讓所有的連線盡可能短，要按原理圖元件功能關(guān)系去布局元件與走線。本電源圖裡就是(shì)先整流、再濾波、濾波後才是穩壓、穩壓後(hòu)才是儲能電容、流經(jīng)電容後才給後面(miàn)的(de)電路用電。圖二是上(shàng)面原理圖的PCB圖，兩個圖相似。左(zuǒ)圖和右圖就是走線有點不一樣，左圖的電源經整流(liú)後直接(jiē)就到了穩(wěn)壓芯片的輸入腳了，然後才是穩壓(yā)電容，這裡電容(róng)所起的濾(lǜ)波效果就差了很多(duō)，輸出也有問題。右圖就是比較好的圖了(le)。我(wǒ)們不僅要考慮正電源的流(liú)向問題(tí)，還(hái)必須考慮(lǜ)地回流問(wèn)題，一般來說，正電(diàn)源線和地回流線(xiàn)要盡可能同進同出，彼此離近點。

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

高頻開關電源

開關電源就是用通過電路控制開關管進行高速的導通與截止，産生PWM波形，經過電(diàn)感和(hé)續流二極管，利(lì)用電磁電轉換的方式調壓。開關電源功率大(dà)、效率高(gāo)、發熱小，我們一般(bān)用的電路有：LM2575、MC34063、SP6659等(děng)。開關電源理論上(shàng)是(shì)電路兩端功率相等(děng)，電壓(yā)成反(fǎn)比，電流成反比。

開關電源PCB設計時，需要注意的地方(fāng)是:反(fǎn)饋線(xiàn)的引入點、續流二極(jí)管是給誰(shuí)續流。從圖三可以看(kàn)出，U1導通時，電流I2進入(rù)電感L1，電感的特性是電流在電(diàn)感裡流過時不能突然産(chǎn)生，也不能(néng)突然消失，電流(liú)在電感裡的變化時(shí)有一個時間(jiān)過程的(de)。在脈沖電流I2流(liú)過電感的作用下，有部分電(diàn)能轉換成磁能，電流逐漸增大，到一定時候(hòu)，控(kòng)制電路U1關斷(duàn)了I2，由于電感的特性，電流不能(néng)突然消失，這時候二極管起作(zuò)用了，它接(jiē)替電流I2，所以叫(jiào)續流二極管，可(kě)以看出，續流二極管(guǎn)是給電感用的，續流的電流I3是從C3的負端出發，經D1，L1後流入C3的(de)正端，這裡就相當于抽水機，利用(yòng)電感的(de)能量，把電容C3的電壓提高了。還有(yǒu)就是電壓(yā)檢測的反饋線引入點問題，應該是經過(guò)濾波(bō)後的地方反(fǎn)饋回去，不然會使輸出的電壓(yā)紋波更大。這兩點是我們很多PCB設計人(rén)員經常忽視的(de)地方，以為同一(yī)個網絡，接在那兒不是一樣，其實接的地方不(bú)一樣，性能影響是很大的。圖四是(shì)LM2575開關(guān)電源PCB圖，大家(jiā)看看錯的那幅(fú)圖是哪裡(lǐ)錯了。

我們(men)為什麼要詳細(xì)講原理圖原理，因為(wéi)原理圖裡包含了許多畫PCB的信息，如元件引腳的接入點，節點網絡的電(diàn)流大小等，看清楚了原理圖，PCB設計就(jiù)不成(chéng)問題了。LM7805和LM2575電路分别(bié)表示了了線性電源和開關電(diàn)源的典型布闆電路(lù)，做PCB時，直接按這兩種PCB圖布局與(yǔ)布線就行，隻是産品不同，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方式都是如此，而每個電子(zǐ)産品都離不開電源及(jí)其電(diàn)路(lù)，因此，學通了這兩個(gè)電路(lù)，其它的也了然于胸了。

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