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-DC最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)就(jiu)是(shi)效(xiao)率(lv)高(gao)
，可(ke)以(yi)輸(shu)出(chu)大(da)電(dian)流(liu)，電(dian)源(yuan)效(xiao)率(lv)普(pu)遍(bian)能(neng)夠(gou)做(zuo)到(dao)百(bai)分(fen)之(zhi)九(jiu)十(shi)左(zuo)右(you)
，有(you)些(xie)甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)九(jiu)十(shi)五(wu)以(yi)上(shang)。缺(que)點(dian)也(ye)比(bi)較(jiao)明(ming)顯(xian)，需(xu)要(yao)用(yong)到(dao)的(de)外(wai)圍(wei)器(qi)件(jian)多(duo)，所(suo)占(zhan)PCB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yongLDO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yong3.3V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-DCdekaiguanpinlvyuegaoyuehao。yinweiguogaodekaiguanpinlv，tongyanghuiyinrukaiguanzaosheng，ruguoxitongdeminganpinlvqiahaozaizhegefanwei，namekaiguanpinlvhetadexiebojiuhuiduixitongchanshengyingxiang。lingwaikaiguanpinlvguogao

，kaiguansunhaoyehuizengjia
，xiaolvjiangdi。zheliwomenyaonongqingchudeshikaiguanpinlvhekaiguanzhuanhuansududequbie。zuogejiandandeleibi


，kaiguanpinlvjiuxiangwomenxinhaodepinlv
，kaiguanzhuanhuansudujiuxiangshixinhaodeshangshengyan。kaiguanzhuanhuansuduyuekuai
，jiuxiangdangyuxinhaodeshangshengyanyuedou，qizhongbaohandepinlvfenliangyuefengfu，yinruxitongdezaoshengyueda。yibanlaishuo，kaiguanzhuanhuansududuixitongdeyingxiangyaobikaiguanpinlvhaiyaoda
，gengyinggaiyinqiwomendezhuyi。

電容的選擇

在沒有尺寸和成本限製的情況下多放幾顆/jizhongdianrong，duigongdianxitonglaishuobushishenmehuaishi。danshigengduodeshejilimiandoubuhuizhemeziyou，henduoxiaofeidianzidesheji
，duimeiyikedianrongdechengbendouhuijinjinjijiao。zhexieshihouwomenjiuxuyaotongguojisuan，fangzhendengshouduanlaiquedingxitongsuoxudianrongderongzhiheshuliang。yaoxiangdedaozhunquedejieguo
，womenxuyaoqingchuxitongdegongzuopinlv，dianyabodongrongrendu
，dianliushuntaibianhualiangdengdeng
，yejiushishuowomenyaoduizijidexitongyouhenshenrudelijie。duiyuyixiejiandandexitong
，ruguoduidianliudexuqiubushihengao，mianqufuzadejisuan
，keyizaishejideshihouanzhaojigeshuliangjifangzhijizhongbutongdedianrong，yibanqingkuangxiashinenggouzhengchanggongzuode。

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zaiDC-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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