电源/新能源
做过电路设计的人都知道,当一个电路存在多组电源供电的时候,需要考虑的问题会很多,最基本的,每一个电源的输入输出范围,供电能力,纹波如何处理,是不是需要有单独关断的功能,所有的这些都需要提前规划好,而且在布局的时候需要单独考虑每组电源的隔离方式,以确保个电源之前不会受到相互的干扰。
说实话这个问题也常常让我很头疼,我一般都会尽量避免这样的状况发生,但是有时候一些电路的设计确实需要这样,那么好吧,我也只能耐下心来,一点一点的完善。在我看来多电源供电电路的布局设计需要满足几个基本的原则:
一、模拟与数字电源分离,这个应该比较好理解,对于模拟电路和数字电路在设计时需要分开布局,数字电路一般都包含有高频部分,他们的频率成分和带宽通常会比较大,对应的噪声的成分也会比较杂,而模拟电路的工作频率通常不会很高,频率成分相对会比较少一些,所以当数字电路的噪声成分混入模拟电路中时有可能会出现毛刺,干扰等问题,所以说他们的供电电路也需要分区布局。
二、大功率电源与小功率电源需要分开,一些电路可能存在大功率部件和小功率部件,他们需要的电源供电能力差别很大,对于大功率部件通常都会发热,例如热水壶的加热丝,这些发热部件会对周边的器件产生热辐射,影响小功率器件的工作状态,所以通常情况下,一般会这样做,增加隔热层,或是功率器件独立设计,与其余部件分割开来布局,自然这也涉及到电源部分的布局分离。
三、电源布局的就近原则,这个我来解释一下,比如说我的电路设计中包含有5种电源电压:3.3V,5V,12V,24V,220VAC,为了能够简单的描述我的想法,我们暂且将其中的四种直流电源定义为由220VAC产生,也就是说3.3V,5V,12V,24V都是由220VAC产生,产生的办法有很多,最简单的是用AC/DC模块,直接变换出需要的直流电压,所有的电源都是同源的,各自分离的电压需要给单片机(3.3V)、模拟电路(5V),控制部分(12V)、加热部分(24V)供电,不难理解,各自的电源都需要尽可能地靠近各自的 ‘势力范围’,这个就是电源就近布局,这么做的原因一是为了尽量减少源阻抗,降低电源受干扰的几率。
那么是不是说满足了以上几个原则就可以了么?其实还差很多需要注意的地方,这里面至少漏掉了一个比较关键的点,那就是接地或者叫做地平面的分布,在电路设计当中接地是一门非常讲究的学问,接地对于电源来说至关重要,地平面代表了回流面和参考面,要确保大面积接地时每个回流路径的阻抗保持一致,确保最小最短路径,这个也是降低源阻抗的一个比较重要的设计指标,通常情况下如果不存在隔离耐压的设计,不要对地平面进行分割,要保证地平面的完整性。
总体来说,优化多电源供电电路的布局是一件需要耐下心来不断完善的工作,每个电路的设计思路不同也决定了布局的多样性,有些时候需要不断地尝试和实验才能得到比较完美地结果,希望我的这些经验可以帮助大家更好地做好这方面的工作。
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