给初学者的稳压电源PCB设计技巧

我从一开始就不太喜欢车。我没有意识到我的旅程有多颠簸，直到我的一个朋友评论了它。在拜访了机械师之后，我发现吸波器正在失效，部分原因是我粗心的驾驶风格。

换减震器让我的钱包瘪了一笔，但从好的方面来说，现在我很惊讶一辆车在路上能有多平稳。在PCB中，如果不注意稳压电源设计，就会遇到颠簸。电子元件可能会开始抱怨，拒绝正常工作。

什么是稳压电源

没有电压，任何电子设备都无法工作。电源是提供电压并允许电流通过的重要部件。这将激活IC(集成芯片)、MCU(微控制器)等组件，并允许无源组件相应地工作。

电源可以是有调节的，也可以是无调节的。不受调节的电源不能保证在运行期间保持特定的电压水平。这意味着如果您使用的是5V不受调节的电源，电压可能会有波动，供电的组件可能会受到影响。

另一方面，一个稳压电源确保输出到负载是稳定的，在一个水平，它是额定的功能。调节电源对于确保电子元件的正常工作至关重要。它能使元件在负载电流在电源限制范围内的情况下，以一致的电压值供电。

线性vs开关稳压电源

在大多数PCB设计中，您将被要求在产品上包括一个稳压电源模块。事实上,电源是任何设计人员在开始规划电路其他部分之前的首要任务。这是因为，如果没有可靠的调节电源，产品将不稳定。

当涉及到稳压电源时，设计人员经常在线性和开关稳压电源之间左右为难。两者都能产生元件所需的稳定电压。线性稳压电源成本较低，但效率较低，散热较多。

线性稳压器简单经济，但效率低下。

同时，开关稳压电源更昂贵，需要连接更多的无源元件。然而，它更有效率，不容易发热。

决定选择线性还是开关稳压电源这取决于几个因素。虽然线性电源是有吸引力的经济，它的低效率使它成为一个较差的选择电路，要求更高的功率。然而，具有最小元件的简单电路可以从线性稳压电源设计中受益。

有用的稳压电源PCB设计技巧

在PCB设计中，稳压电源通常涉及电压调节器。虽然即使不遵守一些最佳实践，电压调节器也可以正常工作，但当被推到极限时，它可能不会表现得那么好。

以下是我在一系列不同PCB设计的每个稳压电源设计中使用的一些技巧。

1.电力预算计算

在为设计选择电压调节器之前，您需要遍历每个有源和无源组件，以计算它们将消耗的最大功率。这是至关重要的，因为它将最终影响电压调节器选择的决定。换句话说，你肯定不想穿不合身的裤子。

元器件的功耗影响调压器的选择。

2.选择正确的电压调节器

一旦确定了电路的峰值电流消耗，就需要选择一个能够支持峰值电流消耗的稳压器。但是，电压调节器总是允许一些裕度，这样电路中的任何变化都不会影响所选的电压调节器。例如，如果负载估计消耗1.5A，那么使用2A稳压器可以实现一些安全屏障。

3.旁路电容

旁路电容器有助于稳定电压调节器的输出。当使用线性稳压器时，您将需要一个，当使用开关稳压器时更是如此。这是因为开关稳压器在开和关状态之间交替，将输入电压转移到输出。通常，这会给输出带来纹波。

4.低阻抗

为了提高稳压电源设计的效率，您需要确保电压调节器及其相关组件采用低阻抗迹线连接。这意味着有接近电压调节器的组件和使用通孔使阻抗最小化层之间。

5.散热

当驱动大量负载时，即使开关稳压器也会发热。温升可以从数据表中的温度系数计算出来。在您的设计中，您将希望减轻散热。这可以是一个物理散热器的形式，也可以把你的PCB变成一个。使用热通孔可以减少在电压调节器附近区域积聚的热量。

请记住，如果你只考虑直流到直流转换，那么接地作为一个平面是好的。但是如果你要讨论交直流转换，那么接地应该给予高度重视。模拟地和数字地之间必须有良好的分离，在pcb设计中必须提供跳线，以便在需要时连接接地。

一个先进的PCB设计软件有助于获得正确的稳压电源设计。例如，Cadence的SI和PI工具集善于识别设计中潜在的热点。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．