PCB设计中稳压电源与非稳压电源的区别

关键的外卖

• PCB设计中稳压电源与非稳压电源的区别。

• 电源应用和他们应该在什么板上使用。

• PCB电源设计的布局建议。

电路板设计包括做出许多选择，以最好地满足你正在创建的设计的需要。其中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置。有很多种电源电路这是可以使用的，但首先，你需要理解板子的规范电源和非规范电源之间的区别。

板的应用将决定它所需要的功率类型。虽然大多数电路板都是用规范的电源供电，但也有一些应用程序允许不规范的电源供电。这篇文章将首先看一下有规和无规电源设计之间的区别，以及你应该如何在它们之间进行选择。在那之后，我们将看一些PCB设计最佳实践的电源布局，可以帮助您为您的下一个项目做出正确的设计选择。

有规供电和无规供电的区别是什么?

电子产品的工作通常需要特定电压的直流电源。虽然有些设备将使用电池或太阳能电池，但大多数将使用板内内置的电源供应电路，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，对等式一侧的任何改变都会影响到另一侧。例如，如果负载增加电流当它在拉伸时，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来维持相同的电压水平，但对于某些设备，可能不需要电压调节。

稳压电源

今天的大多数电子产品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，以平衡电源输出的纹波电压量。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。

不受管制的电力供应

对于那些不需要稳定电压才能运行的设备，电压调节器可以从电源电路中去掉。大部分的电源电路仍然是一样的，但是它的输出电压不会被调节，任何对交流输入或负载的改变都会影响直流输出电压。滤波电容可以用来帮助平滑纹波电压，但它们对来自交流输入的高频噪声无效。

不受控制的电源有一些优点，当决定在你的电路板上设计什么类型的电源时，应该考虑到这一点。在没有电压调节的情况下，电源电路中的元件数量减少，使得设计更简单，更便宜。如果您的电力需求允许，不受监管的电源供应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非规范电源的一些应用。

PCB电源设计中使用的稳压器

稳压电源与非稳压电源在PCB设计中的应用

正如我们所讨论的，在有规和无规电源之间的选择取决于你的电路板的要求。如果电源规格要求对电压变化敏感的设备电压稳定，那么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，那么不受控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，电容器的滤波效果可以平滑纹波电压，足以证明使用非调节电源比使用更昂贵的调节版本更合理。这里有一些需要调节电力的应用，还有一些不需要。

如你所见，电脑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，并将电源纳入到你的设计中，下一步就是在板上布置电源。接下来，我们将看一些推荐的PCB电源设计的最佳实践。

在布置电源组件时，部件的紧密位置是必不可少的

电源设计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他部分相同的基本程序。您将希望从原理图开始规划布局，并遵循适用于您的设计的所有DFM规则。您还需要确保您的部件在原理图和布局数据库之间正确地同步，以便使用正确的PCB占用。但是，对于电源的布局还有一些需要注意的地方，您在工作时必须牢记在心。

组件的位置

一个重要的考虑与电源电路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。将部件放置在它们将从任何气流通过板的表面受益最多的地方。电源电路内的元件应尽可能靠近放置在板的同一侧，以减少布线和消除通孔的需要。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，然后向外延伸到主要的电容器和电感。部件之间的距离越近，它们可能产生的电磁干扰就越小。

跟踪路由

重要的是要让你的轨迹尽可能的短而直接。如果您已经为最优路由放置了组件，这应该不是问题。的主要载流痕迹应尽可能宽，以帮助减少任何电感。它也有助于路线角与45°角或圆角。请勿将非电源痕迹穿过此区域，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板到其他层。保持布线在有部件的单板表面。

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痕迹。接地平面有助于电源完整性和散热。了解您的电源在地平面上的电流流动是至关重要的，并避免在该区域布线任何其他非电源痕迹。电源下方的接地面可以用墙隔开，将其与公共地面的其余部分隔离开来，但仍需在平面上的某一点连接。确保电源在接地上的指定区域完全包含电源的所有组件。

热的担忧

虽然通孔不应该用于电源布线，但通孔必须用于连接地面到内部平面。这些通孔也将有助于将热量散发到并通过地平面。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、热糊和风扇。由于需要控制电源完整性、电磁干扰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为电源电路进行微调

PCB设计工具如何提供帮助

在这一点上，我们已经探讨了有规和无规电源之间的区别，我们已经看到了在印刷电路板上的电源设计中组件放置、迹线宽度和地平面发展的重要性。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编辑器附带的约束管理器。这个工具允许设计指定跟踪宽度和间隙适用于不同的网或网类以及组件。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，设计工程师可以放置和路由他们的布局与最紧密的间隙，以获得最佳性能，同时确保最佳的可制造性。

有关电源设计和配置PCB设计的电源传输网络的更多信息，请参阅这个电子书来自Cadence的PDN设计。领先的电子供应商依靠Cadence产品来优化电力、空间和能源需求，满足各种各样的市场应用。如果您想了解更多关于我们的创新解决方案，和我们的专家团队谈谈或订阅我们的YouTube频道．