理解PCB设计中的低压电源

说到游戏硬件，我很羡慕千禧一代。有了这么多游戏pc，你很容易就能从商店里买一台，开始玩《刺客信条》或其他画面密集的游戏。当我还是一名狂热的游戏玩家时，我记得自己不得不手动建造一台游戏机，因为那时的游戏pc不是没有，就是贵得离谱。

组装一台游戏PC很有趣，因为它需要匹配最好的显卡、处理器和存储芯片。重要的是要选择同样高效的电源，否则高端的部件就会化为乌有。在电子设计中，获得正确的低压电源是电路运行的关键。

低压电源拓扑

在PCB设计中，低压电源是指为元件产生所需电压的电源电路。这通常包括为底层电路供电的5V、3.3V或1.8V的电压节点。

低压电源接受输入电压并将其转换为所需值。电源通常分为线性电源和开关电源。线性电源将输入的直流电压转换为连续运行的直流输出电压。

同时，开关模式电源在转换和非转换状态之间切换，具有特定的占空比，以实现更高效的操作。开关电源的输出是连续的脉冲，需要用电容器进行平滑处理。

低压电源是保证整个电路正常工作的关键。

下面是一些常见的拓扑开关模式电源．

• 巴克转换器—DC-DC变换器，将高压转换为低压。

• 升压转换器-将低电压转换为高电压。

• Buck-boost转换器—结合降压和升压转换器拓扑结构，产生大于或小于输入电压的输出电压。输出值取决于占空比。

无论拓扑结构如何，认识到能量守恒定律的应用是很重要的。这意味着输出的额定功率将小于输入，因为在转换过程中会有一些损失。

低压电源的热管理

在选择电压变换器时，重要的是要确保功率容量足以满足电路负载。然而，同样重要的是要确保转炉产生的热量是可控的。众所周知，线性稳压器产生大量的热量，因为它们通常效率较低。

对于功率要求高的电路，开关模式转换器通常是最受欢迎的，但这并不意味着你可以忽略释放的热量。每个变换器都有一个热结系数值，它表示每单位耗散功率的温升。当温度升高到工作温度的最大极限时，转换器的效率降低。

你需要预测电压转换器温度的潜在上升，并采取适当的措施来驱散多余的热量。散热的一种直接方法是在转炉上安装散热器。增加一个排气风扇也有助于分散热空气，特别是在一个外壳。

散热器是管理电压转换器散热的一种快速方法。

低调的或降低成本的设计方案， PCB的一部分可以变成散热器。转换器的热垫焊接到PCB铜多边形上，PCB铜多边形设计有热通孔，以分散热量。

关于低压电源PCB设计的更多提示

一旦你整理好热管理电压转换器的一部分，你需要得到下脏在其他方面的设计。首先，你需要确保电源电路放置在远离敏感元件的地方。如果使用开关模式调节器，则有将开关噪声耦合到其他轨迹的风险。

稳定性对低压电源设计很重要。在瞄准镜上获得一个清晰的电压读数并不意味着它在部署到现场时就会保持这样。因此，您需要确保旁路电容放置在关键组件附近，以减少电压供应节点的波动。

在涉及大电流负载的设计中，您需要确保连接调节器到耗电组件的迹线足够宽，以防止热斑。为了缓解这类问题，可以使用PCB设计软件先进的分析工具大有帮助。OrCAD PCB设计是布局工具，将使您的设计出大门轻松在每个阶段的生产。

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