PCB设计中稳压电源和非稳压电源的区别

关键的外卖

• PCB设计中稳压电源和非稳压电源的区别。

• 电源应用和它们应该用在什么板上。

• PCB电源设计的布局建议。

电路板设计涉及到做出很多选择，以最好地满足您正在创建的设计的需求。第一个选择是电路板需要的电源类型，其次是电路应该如何布局。有很多种电源电路你可以使用，但首先，你需要了解板的调节和不调节电源之间的区别。

电路板的应用将决定它所需要的功率类型。尽管大多数电路板都采用了规范的电源，但也有一些应用程序允许使用不规范的电源。本文将首先介绍有调节和无调节电源设计之间的区别，以及您应该如何在它们之间进行选择。在那之后，我们将看看一些PCB设计的电源布局的最佳实践，可以帮助您为您的下一个项目做出正确的设计选择。

管制电源和非管制电源的区别是什么?

电子产品通常需要特定电压的直流电源来运行。虽然有些设备将由电池或太阳能电池供电，但大多数将使用内置在电路板上的电源电路将输入的交流电源转换为直流电源。电源的目标是根据给定的电流提供预期的直流电压。然而，由于功率等于电流乘以电压，方程一侧的任何变化都会影响另一侧。例如，如果负载增大电流它是画的，电压会成比例地下降，所以总能量保持不变。大多数电源电路将包括电压调节器，以保持相同的电压水平，但对于某些设备，电压调节可能不需要。

稳压电源

今天大多数电子产品都需要一个稳定的电压水平来运行。电压的变化会降低电路其余部分的性能或损坏它。为了防止这种情况，使用了电压调节器，它均匀了电源输出中的纹波电压。纹波电压是混合在直流输出电压中的交流电压。电压调节器提供一个平稳，干净，稳定的直流电压供应，而不管任何负载或输入波动。

不受管制的电源

对于那些不需要稳定电压来运行的设备，电压调节器可以从电源电路中省去。大多数电源电路仍然是相同的，但其输出电压不会被调节，任何交流输入或负载的变化都会影响直流输出电压。滤波器电容器可以用来帮助平滑纹波电压，但他们不会有效地对抗来自交流输入的高频噪声。

不受管制的电源有一些优点，在决定在电路板中设计什么类型的电源时应该考虑到这一点。如果没有电压调节，电源电路中的组件数量就会减少，从而使设计更简单，成本更低。如果您的电力需求允许，不受管制的电源可以是一个有效的低成本解决方案。接下来，我们将看看使用规范电源和不规范电源的一些应用。

PCB电源设计中使用的电压调节器

稳压电源与非稳压电源在PCB设计中的应用

正如我们已经讨论过的，在有调节和无调节电源之间的选择取决于电路板的要求。如果电源规格要求对电压变化敏感的设备需要稳定的电压，那么您应该考虑使用稳压电源。然而，如果电路板可以承受不同的电压，那么不受管制的电源可以帮助降低组件和制造成本，并在电路板上释放更多的空间。在某些情况下，电容器的滤波效应可以平滑纹波电压，足以证明使用不受管制的电源而不是更昂贵的管制版本。以下是一些需要调节电源的应用和不需要调节电源的应用。

正如你所看到的，计算机化的产品需要稳压电源的稳定性而机电设备可以承受一定的波动。一旦你做出了选择，并将电源整合到你的设计中，下一步就是在电路板上布置电源。接下来，我们将看看PCB上电源设计的一些推荐的最佳实践。

在布置电源组件时，部件的紧密放置是至关重要的

电源设计的PCB布局要求

在印刷电路板上布置电源电路，如上图所示，将遵循与布置电路板其余部分相同的基本程序。您需要从原理图开始规划布局，并遵循适用于设计的所有DFM规则。您还需要确保原理图和布局数据库之间的部件正确同步，以便使用正确的PCB占地面积。然而，还有一些关于电源的额外布局注意事项，您必须在工作时牢记于心。

组件的位置

电源电路的一个重要考虑因素是处理这些部件将产生的热量。你应该把不同的电源电路分开，以防止热量过载。零件的位置，他们将受益于任何气流通过板的表面。电源电路内的元件应尽可能靠近放置在电路板的同一侧，以尽量减少布线并消除通孔的需要。这将减少在电路中产生阻抗的可能性。从电源的主要部件开始，如转换器，然后从主要电容器和电感器开始。部件之间的距离越近，它们产生的电磁干扰就越少。

跟踪路由

保持你的痕迹尽可能的简短和直接是很重要的。如果您已经为最优路由放置了组件，这应该不是问题。的主要载流迹线应尽可能宽，以帮助减少任何电感。它还有助于路由角与45°角或圆角。请勿将非电源线路穿过该区域，以免电源噪声污染。记住，保持连接尽可能直接，不要将电源线路通过单板路由到其他层。保持器件在单板表面的布线。

地面的飞机

为了电源电路的最佳性能，建议在下一层板上使用坚固的接地平面，而不是使用路由接地线。接地平面将有助于电源的完整性和散热。重要的是要了解电源在地平面上的电流流，并避免在该区域布线任何其他非电源痕迹。电源下的接地平面可以用墙隔开，将其与其他公共地面隔离，但仍必须在平面上的某个点连接。确保电源接地平面上的指定区域完全包含其所有组件。

热的担忧

虽然过孔不应该用于电源布线，但必须使用过孔将地面连接到内部平面。这些通孔也将有助于散热到地面和通过地面。正如我们前面所说的，利用气流进行冷却，如果有必要，不要犹豫使用额外的冷却设备，如散热器、热膏和风扇。由于需要控制电源完整性、EMI控制和热缓解等布局的许多方面，遵循严格的布局规则和约束是很重要的。在这里，您的设计工具可以提供一些帮助。

Cadence Allegro的PCB编辑器中的约束管理器可以针对电源电路进行微调

你的PCB设计工具如何帮助你

在这一点上，我们已经探索了稳压电源和非稳压电源之间的区别，我们已经看到了在印刷电路板上的电源设计中组件放置、迹线宽度和地平面开发的重要性。PCB设计CAD工具有许多功能，以帮助设计师与他们的布局，从规则和约束开始。

在上图中，你可以看到Cadence的Allegro PCB Editor附带的约束管理器。这个工具允许设计指定轨迹宽度和间隙适用于不同的网络或类别的网络以及组件。注意约束管理器对设计中不同网络对象的通过清除的设置。通过管理这些设置，设计工程师可以在确保最佳可制造性的同时，以最紧密的间隙布置和布线布局，以获得最佳性能。

有关电源设计和配置PCB设计的电源传输网络的更多信息，请参阅此文档电子书来自Cadence的PDN设计。领先的电子产品供应商依靠Cadence产品来优化各种市场应用的电源、空间和能源需求。如果您想了解更多我们的创新解决方案，和我们的专家团队谈谈吧或请订阅我们的YouTube频道．