電源芯片的選擇

說到電源
，先要說的就是DC-DC和LDO兩種電源芯片的選擇。兩種電源的優缺點都非常明顯。DC-DCzuidadeyoudianjiushixiaolvgao，keyishuchudadianliu，dianyuanxiaolvpubiannenggouzuodaobaifenzhijiushizuoyou，youxieshenzhikeyidadaojiushiwuyishang。quedianyebijiaomingxian，xuyaoyongdaodewaiweiqijianduo，suozhanPCB麵積大
，成本高，由於開關的存在濾波控製不好的話會給係統引入噪聲等等。LDO則(ze)正(zheng)好(hao)相(xiang)反(fan)
，外(wai)圍(wei)器(qi)件(jian)簡(jian)單(dan)，占(zhan)用(yong)麵(mian)積(ji)小(xiao)

，成(cheng)本(ben)低(di)，沒(mei)有(you)開(kai)關(guan)
，輸(shu)出(chu)電(dian)源(yuan)的(de)線(xian)性(xing)度(du)更(geng)好(hao)
，但(dan)是(shi)效(xiao)率(lv)取(qu)決(jue)於(yu)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)壓(ya)差(cha)，壓(ya)差(cha)大(da)效(xiao)率(lv)就(jiu)低(di)。通(tong)過(guo)比(bi)較(jiao)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)大(da)致(zhi)做(zuo)出(chu)電(dian)源(yuan)的(de)選(xuan)擇(ze)。如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)壓(ya)差(cha)較(jiao)小(xiao)，或(huo)者(zhe)電(dian)流(liu)較(jiao)小(xiao)，使(shi)用(yong)LDO是個不錯的選擇。如果壓差較大，或者電流較大

，那麼一般會推薦使用DC-DC。

LDO電源設計簡單
，成本低，外圍電路一般隻需要幾顆旁路電容就夠了。雖然設計簡單

，但還是有些具體的地方需要注意。

第一個要考慮的就是散熱

由於LDO的(de)特(te)性(xing)決(jue)定(ding)，壓(ya)差(cha)部(bu)分(fen)的(de)功(gong)耗(hao)是(shi)要(yao)通(tong)過(guo)芯(xin)片(pian)本(ben)身(shen)的(de)散(san)熱(re)釋(shi)放(fang)出(chu)去(qu)的(de)。如(ru)果(guo)壓(ya)差(cha)和(he)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da)，那(na)麼(me)器(qi)件(jian)上(shang)消(xiao)耗(hao)的(de)功(gong)耗(hao)就(jiu)會(hui)比(bi)較(jiao)大(da)，散(san)熱(re)我(wo)們(men)就(jiu)不(bu)能(neng)不(bu)考(kao)慮(lv)。舉(ju)例(li)說(shuo)明(ming)
，如(ru)果(guo)我(wo)們(men)用(yong)3.3V通過LDO降壓到1.2V
，電流是800mA，那麼芯片上消耗的功率就是(3.3-1.2)*0.8=1.68W，這麼大的功率消耗，如果在PCB設計的時候沒有留下足夠的散熱空間
，那麼隨著係統的運行，LDO芯片就會越來越燙。雖然很多LDO的截止溫度能達到125度，但是長時間在高溫下運行，會嚴重影響係統壽命。調試階段也難免會燙傷到自己。為了係統和自身的安全，保證LDO的良好散熱是我們在做PCB的時候要考慮到的問題，又是我們容易忽略的地方。

第二個要考慮的是LDO器件的壓差

以我們常用的1117為例，能做到的最小壓差是1V。那麼如果我們要用3.3V降壓到2.5V選擇1117是不合適的。得到的結果隻能是2.3V左右，還要和你的電流有關。當然現在新出的LDO在壓差方麵有了很大的改進，最小壓降有些已經做到了100mV
，能滿足大多數應用的需求。

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第三個要考慮的是旁路電容的選擇

LDO芯片的外圍電路就是幾顆旁路電容。這幾顆電容的選擇也要參考器件的Datasheet，一般都會有容量和型號的推薦。還是以1117為例
，各家公司推出的1117雖然功能差不多
，但是在輸出旁路電容的選擇上也會有所區別，有些要求輸出旁路電容采用10UF以上的鉭電容

，如果采用電解電容則容量要求更高，有些要求電容的ESR大小在一定範圍
，已獲得更好的高頻響應。這些細節是我們在選擇器件的時候需要認真在datasheet裏麵找答案的。

DC-DC的應用比LDO要稍微複雜一些
，需要注意的地方也更多。我們先來看看走線對電路尤其是對電源電路的影響。PCB上的走線都會存在一定的走線電感
，根據走線的寬度
，厚度
，和幾何形狀的不同，走線電感也會不同。一個簡單的經驗值是1oz的銅厚
，30mil的走線寬度

，1inch的走線長度的走線電感大約為20nH。這個電感值似乎並不大，但我們來看看在電源芯片上產生的影響。DC-DC通常都會應用在大電流的應用場景。我們來假設一個2A的應用環境。DC-DC要能夠保證係統從0A到2A之間電流需求的供應。那麼1inch長度的走線會使電壓產生多大的偏移

，我們可以帶入下麵的計算公式：

V=L*di/dt

其中L是走線電感，di是電流變化量
，dt是開關轉換速度。DC-DC的開關轉換速度一般可以取值30ns來計算。帶入公式我們可以得出V=20nH*2A/30ns=1.33V!

通過計算我們可以看出來

，即使是1inch的de走zou線xian，由you於yu電dian源yuan部bu分fen的de走zou線xian的de電dian流liu很hen大da
，一yi樣yang會hui引yin起qi電dian壓ya很hen大da的de偏pian移yi。這zhe樣yang的de偏pian移yi嚴yan重zhong的de會hui導dao致zhi電dian源yuan徹che底di失shi效xiao。在zai上shang麵mian的de這zhe幾ji個ge變bian量liang裏li
，電dian流liu變bian化hua量liang是shi係xi統tong決jue定ding的de我wo們men不bu能neng改gai變bian
，開kai關guan轉zhuan換huan速su度du是shi由you電dian源yuan芯xin片pian決jue定ding的de，雖sui然ran有you些xie芯xin片pian可ke以yi在zai一yi定ding範fan圍wei內nei調tiao整zheng，但dan是shi如ru果guo轉zhuan換huan速su度du過guo慢man，開kai關guan損sun耗hao又you是shi我wo們men不bu能neng不bu考kao慮lv的de問wen題ti
，這zhe個ge值zhi也ye不bu會hui帶dai來lai很hen大da改gai善shan
，那na麼me我wo們men能neng做zuo的de自zi然ran就jiu是shi盡jin量liang的de減jian小xiao走zou線xian距ju離li了le。

tongguoshangmiandejisuanwomenhaiyinggaikandaodejiushi
，dianyuanbufennaxiedianliujiaodadezouxianwomenxuyaogengjiazhuyi

，lingwaiyixiezouxianbirushinengxinhaodengxiaoxinhaodezouxianjiukeyizuoweiciyaokaolv。chulezouxiandeyingxiangyiwai，guokongyiyangcunzaiyidingdejishengdiangan，namezaidadianliudelujingshangjinliangjianshaoguokongdeshiyong，dangranyebunengjiaotiao。ruguoyouyubuyongguokongdaozhideraoxianjuliguochang，najiudebuchangshile。jibenyuanzejiushikannazhongfangshideyingxianggengxiao。yigeyouyongdejingyanzhijiushi50mil板厚內徑為10mil的過孔寄生電感大約為1nH。

另外一個建議就是如果一定要使用過孔
，多個過孔並聯優於單個過孔。這個很容易理解，多個過孔並聯，相當於降低了寄生電感感值。

DC-DC開關頻率選擇

DC-DC電源的開關頻率越高
，所需要的電感體積和感值就越小。但並不是說DC-DC的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)越(yue)好(hao)。因(yin)為(wei)過(guo)高(gao)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)，同(tong)樣(yang)會(hui)引(yin)入(ru)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)，如(ru)果(guo)係(xi)統(tong)的(de)敏(min)感(gan)頻(pin)率(lv)恰(qia)好(hao)在(zai)這(zhe)個(ge)範(fan)圍(wei)，那(na)麼(me)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)和(he)它(ta)的(de)諧(xie)波(bo)就(jiu)會(hui)對(dui)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)。另(ling)外(wai)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)過(guo)高(gao)，開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)也(ye)會(hui)增(zeng)加(jia)，效(xiao)率(lv)降(jiang)低(di)。這(zhe)裏(li)我(wo)們(men)要(yao)弄(nong)清(qing)楚(chu)的(de)是(shi)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)和(he)開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)速(su)度(du)的(de)區(qu)別(bie)。做(zuo)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)類(lei)比(bi)，開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)就(jiu)像(xiang)我(wo)們(men)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)，開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)速(su)度(du)就(jiu)像(xiang)是(shi)信(xin)號(hao)的(de)上(shang)升(sheng)沿(yan)。開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)速(su)度(du)越(yue)快(kuai)
，就(jiu)相(xiang)當(dang)於(yu)信(xin)號(hao)的(de)上(shang)升(sheng)沿(yan)越(yue)陡(dou)，其(qi)中(zhong)包(bao)含(han)的(de)頻(pin)率(lv)分(fen)量(liang)越(yue)豐(feng)富(fu)

，引(yin)入(ru)係(xi)統(tong)的(de)噪(zao)聲(sheng)越(yue)大(da)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)速(su)度(du)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)影(ying)響(xiang)要(yao)比(bi)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)還(hai)要(yao)大(da)，更(geng)應(ying)該(gai)引(yin)起(qi)我(wo)們(men)的(de)注(zhu)意(yi)。

電容的選擇

在沒有尺寸和成本限製的情況下多放幾顆/幾ji種zhong電dian容rong，對dui供gong電dian係xi統tong來lai說shuo不bu是shi什shen麼me壞huai事shi。但dan是shi更geng多duo的de設she計ji裏li麵mian都dou不bu會hui這zhe麼me自zi由you，很hen多duo消xiao費fei電dian子zi的de設she計ji，對dui每mei一yi顆ke電dian容rong的de成cheng本ben都dou會hui斤jin斤jin計ji較jiao。這zhe些xie時shi候hou我wo們men就jiu需xu要yao通tong過guo計ji算suan，仿fang真zhen等deng手shou段duan來lai確que定ding係xi統tong所suo需xu電dian容rong的de容rong值zhi和he數shu量liang。要yao想xiang得de到dao準zhun確que的de結jie果guo
，我wo們men需xu要yao清qing楚chu係xi統tong的de工gong作zuo頻pin率lv
，電dian壓ya波bo動dong容rong忍ren度du，電dian流liu瞬shun態tai變bian化hua量liang等deng等deng，也ye就jiu是shi說shuo我wo們men要yao對dui自zi己ji的de係xi統tong有you很hen深shen入ru的de理li解jie。對dui於yu一yi些xie簡jian單dan的de係xi統tong，如ru果guo對dui電dian流liu的de需xu求qiu不bu是shi很hen高gao，免mian去qu複fu雜za的de計ji算suan，可ke以yi在zai設she計ji的de時shi候hou按an照zhao幾ji個ge數shu量liang級ji放fang置zhi幾ji種zhong不bu同tong的de電dian容rong
，一yi般ban情qing況kuang下xia是shi能neng夠gou正zheng常chang工gong作zuo的de。

電感的選擇

電感的選擇在電源芯片的Datasheet裏(li)都(dou)會(hui)有(you)詳(xiang)細(xi)的(de)介(jie)紹(shao)，根(gen)據(ju)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)不(bu)同(tong)選(xuan)擇(ze)的(de)感(gan)值(zhi)和(he)封(feng)裝(zhuang)都(dou)會(hui)有(you)所(suo)區(qu)別(bie)。提(ti)一(yi)個(ge)容(rong)易(yi)被(bei)忽(hu)視(shi)的(de)地(di)方(fang)。一(yi)般(ban)的(de)概(gai)念(nian)裏(li)電(dian)感(gan)是(shi)沒(mei)有(you)方(fang)向(xiang)的(de)，電(dian)感(gan)的(de)兩(liang)端(duan)是(shi)一(yi)樣(yang)的(de)。實(shi)際(ji)上(shang)並(bing)不(bu)是(shi)這(zhe)樣(yang)。一(yi)般(ban)的(de)電(dian)感(gan)會(hui)有(you)一(yi)個(ge)磁(ci)芯(xin)
，電(dian)線(xian)纏(chan)繞(rao)在(zai)磁(ci)芯(xin)周(zhou)圍(wei)。那(na)麼(me)電(dian)線(xian)總(zong)有(you)一(yi)個(ge)起(qi)始(shi)端(duan)一(yi)個(ge)結(jie)束(shu)端(duan)。起(qi)始(shi)端(duan)的(de)電(dian)線(xian)纏(chan)繞(rao)在(zai)磁(ci)芯(xin)的(de)內(nei)側(ce)，結(jie)束(shu)端(duan)的(de)電(dian)線(xian)纏(chan)繞(rao)在(zai)磁(ci)芯(xin)的(de)外(wai)側(ce)。那(na)麼(me)把(ba)電(dian)感(gan)的(de)起(qi)始(shi)端(duan)連(lian)接(jie)在(zai)DC-DC的開關節點一端
，結束端連接在DC-DC的輸出電壓一端
，這樣輸出電壓在物理上可以對開關節點電壓有一定的屏蔽作用，降低電源係統的EMI。一般電感的起始端會有一個白點作為標注

，可以注意一下。

jiudianyuanshejilaishuo，chongfenkaolvyishangtidaodejigefangmian
，youhuaqijiandebuju
，rangdadianliuzouxianhekaiguanzouxianjinliangduan

，xuanzeheshideqijian
，jiunengyouxiaodejianxiaodianyuanchucuodekenengxing。

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