KiCad中电源符号PWR_FLAG的应用

“ 刚接触KiCad的时候，绘制原理图时经常会遇到以下ERC的错误：输入电源引脚不受任何输出电源引脚驱动。检查后发现+5V、+3.3V明明已经和连接器正常连接，那为什么还会报错呢？ ”

电源输入引脚与电源输出引脚

KiCad 的 ERC 会检查器件引脚的电气类型。如果某个引脚的电气类型为“电源输入”，然而它又没有与任何电气类型为“电源输出”的引脚相连，ERC就会报错：输入电源引脚不受任何输出电源引脚驱动。这样的检查是相当必要的，因为任何设计中，忘记连接电源输入引脚一定会造成器件工作异常。

但对于一些刚接触KiCad的工程师，看到了ERC的报错却不知道怎么修改。除了直接修改器件符号的引脚电气类型之外，使用电源符号 PWR_FLAG 是一个灵活的解决方案。

我们先来看一下 KiCad ERC 的逻辑。以下图为例，一个非常简单的原理图，没有使用PWR_FLAG：

分别查看BT1、+3.3V、LED的引脚电气属性：

电池BT的引脚为“电源输出”，连接了+3.3V的“电源输入”引脚，而LED的引脚电气类型为“无源”。由于+3.3V的“电源输入”引脚被BT的“电源输出”引脚驱动，因此ERC一切正常。

注意：在KiCad中，电源及地符号的引脚电气属性均为电源输入，且引脚默认设为“隐藏”。咋一看会觉得非常奇怪，为什么要把电源符号的引脚电气属性定义为“电源输入”，而不是“电源输出”呢？因为电源虽然用来给器件芯片供电，但本质上来讲这些符号所代表的电源仍然来自于“外部”，可能是一个接插件，也可能是一个LDO芯片。

以最简单的7805芯片为例：

1、2脚为电源输入，通常连接变压器经整流、滤波之后的电压源；3脚为电源输出，通常直接连接+5V的电源符号。3脚的“电源输出”引脚直接驱动+5V的“电源输入”，合情合理。

PWR_Flag的应用

那么问题来了，既然所有的电源符号引脚电气属性都为“电源输入”，那如果“外部电源”并非来自电池等拥有“电源输出”引脚的符号，而是来自于通用的连接器（连接器的引脚属性通常都定义为“无源”），ERC岂不是要报错？

的确如此，如下图所示，7805的引脚1、2都会出现“输入电源引脚不受任何输出电源引脚驱动”的错误。仔细想想，虽然和预期的不一致，但ERC确实也尽到了检查的责任，因为“电源输入”引脚如果连接的不是“电源输出”引脚（不管是漏了没有连还是连错了），都可能造成芯片没有电源的情况。

但对于通用的连接器符号而言，无法得知来自外部的信号属性；也不太可能为不同的场景设计不同的连接器符号。那该怎么处理这种情况？ 这时候，就该 PWR_FLAG 符号登场了。 该符号与其他电源符号设计方法一致，但其引脚电气类型被设计为“电源输出”。这样，就可以利用它的特殊性，在ERC不报错的前提下，仍保持了设计的灵活性，如下图所示：

注意：虽然两个 PWR_FLAG 符号具有相同的值 “PWR_FLAG”，但它们并不会连接在一起，因为它们在放置时内部分配了不同的 FLAG/NET_NAME。

如果您不想使用 KiCad 提供的符号，那么您可以轻松创建自己的 PWR_FLAG 符号。它只不过是一个具有“电源输出”类型引脚的符号。此外，其位号以“#”开头，以确保 KiCad 不会尝试将其连接到封装。 同时勾选符号属性中的 “定义为电源符号” ，这将确保它显示在 “添加电源符号” (符号库中的 Power 分类)的对话框中。

小结

KiCad中电源符号的使用方法与其他EDA软件略有不同，但仍然同时保持了严谨与灵活性。PWR_FLAG 符号的使用保证了设计逻辑贯穿始终。

审核编辑 黄宇