電源設計問題1：如何來評估一個係統的電源需求?

Answer：對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)，要(yao)認(ren)真(zhen)的(de)分(fen)析(xi)它(ta)的(de)電(dian)源(yuan)需(xu)求(qiu)。不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)關(guan)心(xin)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)，還(hai)要(yao)仔(zai)細(xi)考(kao)慮(lv)總(zong)的(de)功(gong)耗(hao)，電(dian)源(yuan)實(shi)現(xian)的(de)效(xiao)率(lv)，電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen)對(dui)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)的(de)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)能(neng)力(li)，關(guan)鍵(jian)器(qi)件(jian)對(dui)電(dian)源(yuan)波(bo)動(dong)的(de)容(rong)忍(ren)範(fan)圍(wei)以(yi)及(ji)相(xiang)應(ying)的(de)允(yun)許(xu)的(de)電(dian)源(yuan)紋(wen)波(bo)，還(hai)有(you)散(san)熱(re)問(wen)題(ti)等(deng)等(deng)。功(gong)耗(hao)和(he)效(xiao)率(lv)是(shi)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)的(de)
，效(xiao)率(lv)高(gao)了(le)
，在(zai)負(fu)載(zai)功(gong)耗(hao)相(xiang)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)總(zong)功(gong)耗(hao)就(jiu)少(shao)
，對(dui)於(yu)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)率(lv)預(yu)算(suan)就(jiu)非(fei)常(chang)有(you)利(li)了(le)
，對(dui)比(bi)LDO和開關電源，開關電源的效率要高一些。同時，評估效率不僅僅是看在滿負載的時候電源電路的效率，還要關注輕負載的時候效率水平。

至於負載瞬態響應能力，對於一些高性能的CPU應用就會有嚴格的要求，因為當CPU突然開始運行繁重的任務時，需要的啟動電流是很大的，如果電源電路響應速度不夠，造成瞬間電壓下降過多過低，造成CPU運行出錯。

一般來說，要求的電源實際值多為標稱值的+-5%，所以可以據此計算出允許的電源紋波，當然要預留餘量的。

散熱問題對於那些大電流電源和LDO來說比較重要，通過計算也是可以評估是否合適的。

電源設計問題2：如何選擇合適的電源實現電路?

Answer：根據分析係統需求得出的具體技術指標，可以來選擇合適的電源實現電路了。一般對於弱電部分，包括了LDO(線性電源轉換器)，開關電源電容降壓轉換器和開關電源電感電容轉換器。相比之下，LDO設(she)計(ji)最(zui)易(yi)實(shi)現(xian)，輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)小(xiao)，但(dan)缺(que)點(dian)是(shi)效(xiao)率(lv)有(you)可(ke)能(neng)不(bu)高(gao)，發(fa)熱(re)量(liang)大(da)，可(ke)提(ti)供(gong)的(de)電(dian)流(liu)相(xiang)較(jiao)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)不(bu)大(da)等(deng)等(deng)。而(er)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)靈(ling)活(huo)

，效(xiao)率(lv)高(gao)，但(dan)紋(wen)波(bo)大(da)，實(shi)現(xian)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)


，調(tiao)試(shi)比(bi)較(jiao)煩(fan)瑣(suo)等(deng)等(deng)。
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電源設計問題3：如何為開關電源電路選擇合適的元器件和參數？

Answer：很多的未使用過開關電源設計的工程師會對它產生一定的畏懼心理，比如擔心開關電源的幹擾問題
，PCBlayout問題

，元器件的參數和類型選擇問題等。其實隻要了解了
，使用一個開關電源設計還是非常方便的。

一個開關電源一般包含有開關電源控製器和輸出兩部分
，有些控製器會將MOSFET集成到芯片中去
，這樣使用就更簡單了，也簡化了PCB設計
，但是設計的靈活性就減少了一些。

開(kai)關(guan)控(kong)製(zhi)器(qi)基(ji)本(ben)上(shang)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)閉(bi)環(huan)的(de)反(fan)饋(kui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，所(suo)以(yi)一(yi)般(ban)都(dou)會(hui)有(you)一(yi)個(ge)反(fan)饋(kui)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)采(cai)樣(yang)電(dian)路(lu)以(yi)及(ji)反(fan)饋(kui)環(huan)的(de)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)。因(yin)此(ci)這(zhe)部(bu)分(fen)的(de)設(she)計(ji)在(zai)於(yu)保(bao)證(zheng)精(jing)確(que)的(de)采(cai)樣(yang)電(dian)路(lu)，還(hai)有(you)來(lai)控(kong)製(zhi)反(fan)饋(kui)深(shen)度(du)，因(yin)為(wei)如(ru)果(guo)反(fan)饋(kui)環(huan)響(xiang)應(ying)過(guo)慢(man)的(de)話(hua)，對(dui)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)能(neng)力(li)是(shi)會(hui)有(you)很(hen)多(duo)影(ying)響(xiang)的(de)。

而輸出部分設計包含了輸出電容，輸出電感以及MOSFET等等，這些的選擇基本上就是要滿足一個性能和成本的平衡，比如高的開關頻率就可以使用小的電感值(意味著小的封裝和便宜的成本)
，但是高的開關頻率會增加幹擾和對MOSFET的開關損耗

，從而效率降低。使用低的開關頻率帶來的結果則是相反的。

對於輸出電容的ESR和MOSFET的Rds_on參數選擇也是非常關鍵的，小的ESR可以減小輸出紋波，但是電容成本會增加

，好的電容會貴嘛。開關電源控製器驅動能力也要注意，過多的MOSFET是不能被良好驅動的。

一般來說，開關電源控製器的供應商會提供具體的計算公式和使用方案供工程師借鑒的。

電源設計問題4：如何調試開關電源電路？

Answer：有一些經驗可以共享給大家：

1：電源電路的輸出輸出通過低阻值大功率電阻接到板內，這樣在不焊電阻的情況下可以先做到電源電路的先調試
，避開後麵電路的影響。
2：一yi般ban來lai說shuo開kai關guan控kong製zhi器qi是shi閉bi環huan係xi統tong，如ru果guo輸shu出chu惡e化hua的de情qing況kuang超chao過guo了le閉bi環huan可ke以yi控kong製zhi的de範fan圍wei

，開kai關guan電dian源yuan就jiu會hui工gong作zuo不bu正zheng常chang，所suo以yi這zhe種zhong情qing況kuang就jiu需xu要yao認ren真zhen檢jian查zha反fan饋kui和he采cai樣yang電dian路lu。特te別bie是shi如ru果guo采cai用yong了le大daESR值的輸出電容，會產生很多的電源紋波，這也會影響開關電源的工作的。

電源設計之接地技術的討論

接地問題1：為什麼要接地?

Answer：接jie地di技ji術shu的de引yin入ru最zui初chu是shi為wei了le防fang止zhi電dian力li或huo電dian子zi等deng設she備bei遭zao雷lei擊ji而er采cai取qu的de保bao護hu性xing措cuo施shi，目mu的de是shi把ba雷lei電dian產chan生sheng的de雷lei擊ji電dian流liu通tong過guo避bi雷lei針zhen引yin入ru到dao大da地di，從cong而er起qi到dao保bao護hu建jian築zhu物wu的de作zuo用yong。同tong時shi，接jie地di也ye是shi保bao護hu人ren身shen安an全quan的de一yi種zhong有you效xiao手shou段duan，當dang某mou種zhong原yuan因yin引yin起qi的de相xiang線xian(如電線絕緣不良，線路老化等)和設備外殼碰觸時

，設備的外殼就會有危險電壓產生，由此生成的故障電流就會流經PE線xian到dao大da地di，從cong而er起qi到dao保bao護hu作zuo用yong。隨sui著zhe電dian子zi通tong信xin和he其qi它ta數shu字zi領ling域yu的de發fa展zhan
，在zai接jie地di係xi統tong中zhong隻zhi考kao慮lv防fang雷lei和he安an全quan已yi遠yuan遠yuan不bu能neng滿man足zu要yao求qiu了le。比bi如ru在zai通tong信xin係xi統tong中zhong，大da量liang設she備bei之zhi間jian信xin號hao的de互hu連lian要yao求qiu各ge設she備bei都dou要yao有you一yi個ge基ji準zhun‘地’作zuo為wei信xin號hao的de參can考kao地di。而er且qie隨sui著zhe電dian子zi設she備bei的de複fu雜za化hua，信xin號hao頻pin率lv越yue來lai越yue高gao


，因yin此ci

，在zai接jie地di設she計ji中zhong，信xin號hao之zhi間jian的de互hu擾rao等deng電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti必bi須xu給gei予yu特te別bie關guan注zhu，否fou則ze，接jie地di不bu當dang就jiu會hui嚴yan重zhong影ying響xiang係xi統tong運yun行xing的de可ke靠kao性xing和he穩wen定ding性xing。最zui近jin，高gao速su信xin號hao的de信xin號hao回hui流liu技ji術shu中zhong也ye引yin入ru了le“地”的概念。
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接地問題2：接地的定義

Answer：在現代接地概念中
、對於線路工程師來說
，該術語的含義通常是‘線路電壓的參考點’;對於係統設計師來說，它常常是機櫃或機架;對電氣工程師來說

，它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。

接地問題3：常見的接地符號

Answer：PE，PGND，FG-保護地或機殼
；BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)電源(電池)回流；GND-工作地；DGND-數字地;AGND-模擬地
；LGND-防雷保護地。

接地問題4：合適的接地方式

Answer：接(jie)地(di)有(you)多(duo)種(zhong)方(fang)式(shi)，有(you)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)，多(duo)點(dian)接(jie)地(di)以(yi)及(ji)混(hun)合(he)類(lei)型(xing)的(de)接(jie)地(di)。而(er)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)又(you)分(fen)為(wei)串(chuan)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)和(he)並(bing)聯(lian)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，單(dan)點(dian)接(jie)地(di)用(yong)於(yu)簡(jian)單(dan)電(dian)路(lu)
，不(bu)同(tong)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)接(jie)地(di)區(qu)分(fen)
，以(yi)及(ji)低(di)頻(pin)(f《1MHz)電子線路。當設計高頻(f》10MHz)電路時就要采用多點接地了或者多層板(完整的地平麵層)。

接地問題5：信號回流和跨分割的介紹

Answer：對於一個電子信號來說，它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑
，所以如何處理這個信號回流就變得非常的關鍵。

diyi
，genjugongshikeyizhidao，fusheqiangdushihehuilumianjichengzhengbide，jiushishuohuiliuxuyaozoudelujingyuechang
，xingchengdehuanyueda，taduiwaifushedeganraoyeyueda，suoyi，PCB布板的時候要盡可能減小電源回路和信號回路麵積。

第二，對於一個高速信號來說，提供有好的信號回流可以保證它的信號質量
，這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為(wei)參(can)考(kao)來(lai)計(ji)算(suan)的(de)，如(ru)果(guo)高(gao)速(su)線(xian)附(fu)近(jin)有(you)連(lian)續(xu)的(de)地(di)平(ping)麵(mian)，這(zhe)樣(yang)這(zhe)條(tiao)線(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)就(jiu)能(neng)保(bao)持(chi)連(lian)續(xu)，如(ru)果(guo)有(you)段(duan)線(xian)附(fu)近(jin)沒(mei)有(you)了(le)地(di)參(can)考(kao)，這(zhe)樣(yang)阻(zu)抗(kang)就(jiu)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，不(bu)連(lian)續(xu)的(de)阻(zu)抗(kang)從(cong)而(er)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)信(xin)號(hao)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。所(suo)以(yi)
，布(bu)線(xian)的(de)時(shi)候(hou)要(yao)把(ba)高(gao)速(su)線(xian)分(fen)配(pei)到(dao)靠(kao)近(jin)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)層(ceng)，或(huo)者(zhe)高(gao)速(su)線(xian)旁(pang)邊(bian)並(bing)行(xing)走(zou)一(yi)兩(liang)條(tiao)地(di)線(xian)，起(qi)到(dao)屏(ping)蔽(bi)和(he)就(jiu)近(jin)提(ti)供(gong)回(hui)流(liu)的(de)功(gong)能(neng)。

disan，weishenmeshuobuxiandeshihoujinliangbuyaokuadianyuanfenge
，zheyeshiyinweixinhaokuayuelebutongdianyuancenghou，tadehuiliutujingjiuhuihenchangle，rongyishoudaoganrao。dangran，bushiyangeyaoqiubunengkuayuedianyuanfenge，duiyudisudexinhaoshikeyide

，yinweichanshengdeganraoxiangbixinhaokeyibuyuguanxin。duiyugaosuxinhaojiuyaorenzhenjianzha，jinliangbuyaokuayue，keyitongguotiaozhengdianyuanbufendezouxian。(這是針對多層板多個電源供應情況說的)
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接地問題6：為什麼要將模擬地和數字地分開，如何分開?

Answer：monixinhaoheshuzixinhaodouyaohuiliudaodi，yinweishuzixinhaobianhuasudukuai，congerzaishuzidishangyinqidezaoshengjiuhuihenda，ermonixinhaoshixuyaoyigeganjingdedicankaogongzuode。ruguomonidiheshuzidihunzaiyiqi，zaoshengjiuhuiyingxiangdaomonixinhao。

yibanlaishuo
，monidiheshuzidiyaofenkaichuli
，ranhoutongguoxidezouxianlianzaiyiqi，huozhedandianjiezaiyiqi。zongdesixiangshijinliangzugeshuzidishangdezaoshengcuandaomonidishang。dangranzheyebushifeichangyangedeyaoqiumonidiheshuzidibixufenkai，ruguomonibufenfujindeshuzidihaishihenganjingdehuakeyihezaiyiqi。

接地問題7：單板上的信號如何接地?

Answer：對(dui)於(yu)一(yi)般(ban)器(qi)件(jian)來(lai)說(shuo)，就(jiu)近(jin)接(jie)地(di)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)，采(cai)用(yong)了(le)擁(yong)有(you)完(wan)整(zheng)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)多(duo)層(ceng)板(ban)設(she)計(ji)後(hou)，對(dui)於(yu)一(yi)般(ban)信(xin)號(hao)的(de)接(jie)地(di)就(jiu)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)了(le)，基(ji)本(ben)原(yuan)則(ze)是(shi)保(bao)證(zheng)走(zou)線(xian)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)，減(jian)少(shao)過(guo)孔(kong)數(shu)量(liang)；靠近地平麵或者電源平麵，等等。

接地問題8：單板的接口器件如何接地?

Answer：有些單板會有對外的輸入輸出接口
，比如串口連接器，網口RJ45lianjieqidengdeng，ruguoduitamendejiedishejidebuhaoyehuiyingxiangdaozhengchanggongzuo
，liruwangkouhulianyouwuma，diubaodeng
，bingqiehuichengweiduiwaidedianciganraoyuan，babanneidezaoshengxiangwaifasong。yibanlaishuohuidandufengechuyikuaidulidejiekoudi

，yuxinhaodidelianjiecaiyongxidezouxianlianjie，keyichuanshang0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的
，對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。

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